JPH11150276A - Field-effect transistor - Google Patents

Field-effect transistor

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JPH11150276A
JPH11150276A JP31860697A JP31860697A JPH11150276A JP H11150276 A JPH11150276 A JP H11150276A JP 31860697 A JP31860697 A JP 31860697A JP 31860697 A JP31860697 A JP 31860697A JP H11150276 A JPH11150276 A JP H11150276A
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JP
Japan
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semiconductor
gate electrode
insulating layer
source
region
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JP31860697A
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Rishiyou Kou
俐昭 黄
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease leaking current between a gate electrode and a source/ drain region or between channels by providing a lower gate electrode having a shape on a substrate, wherein both ends become the same as positions of the ends of a channel forming region or the outsides of the ends. SOLUTION: At the upper part of a channel forming region 4, a gate oxide film is formed as an upper insulating layer 6. An upper gate electrode 7 comprising P<+> -type single-crystal silicon is provided on the layer 6. Both ends of the upper gate electrode 7 are arranged, so that both the ends are located at the inner sides of the channel forming region 4 respectively from both ends of a source/drain region. A channel can be formed readily in the lower gate electrode, and the upper gate electrode has action to suppress channel formation. Then, when a signal higher than the threshold voltage is applied on the upper gate electrode, the channel is formed in the channel forming region, and transistor operation is conducted. Furthermore, an insulating film such as a silicon oxide film has a band gap larger that of a semiconductor. Expansion of holes and electrons is suppressed by a barrier through the upper insulating layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電界効果型トラン
ジスタに関し、さらに詳しくは絶縁層上の半導体に形成
されるSOI(Semiconductor on I
nsulator)−MOSFETやTFT(Thin
Film Transistor)の構造に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly, to an SOI (Semiconductor on I / O) formed on a semiconductor on an insulating layer.
nsulator)-MOSFET or TFT (Thin)
Film Transistor).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電界効果型トランジスタ(FE
T)の形状について、nチャネルトランジスタを例にと
って図16に示す。この図のように、p-型基板101
上にゲート酸化膜102を介してn+型ゲート電極10
3が設けられる。ゲート電極103の直下のp-型基板
101は、チャネル形成領域104である。チャネル形
成領域104を挟んでn+型領域からなる二つのソース
/ドレイン領域105が配置されている。ソースドレイ
ン領域105の一部は、ゲート電極103の下部に位置
し、その部分を除いたソース/ドレイン領域は、酸化膜
106に覆われている。そして、ゲート電極103にし
きい値電圧より高い電圧が印加されると、チャネル形成
領域104のゲート酸化膜側の表面に電子濃度の高い層
(反転層)が誘起され、それが電流の伝導にあずかるチ
ャネルとなる。
2. Description of the Related Art A conventional field effect transistor (FE)
FIG. 16 shows the shape of T), taking an n-channel transistor as an example. As in this figure, p - -type substrate 101
An n + -type gate electrode 10 is formed thereon via a gate oxide film 102.
3 are provided. The p type substrate 101 immediately below the gate electrode 103 is a channel forming region 104. Two source / drain regions 105 composed of n + -type regions are arranged with the channel forming region 104 interposed therebetween. A part of the source / drain region 105 is located below the gate electrode 103, and the source / drain region excluding that part is covered with the oxide film 106. When a voltage higher than the threshold voltage is applied to the gate electrode 103, a layer having a high electron concentration (inversion layer) is induced on the surface of the channel formation region 104 on the gate oxide film side, which participates in current conduction. Channel.

【0003】このような構造のFET素子では、ゲート
電極がソース/ドレイン領域との間の酸化膜を通して漏
れ電流が流れるという第一の課題がある。図19に示す
ように、ゲート電極がソース/ドレイン領域に重なる位
置において、ゲート電極とソース/ドレイン領域間に図
中Aの矢印で示したリーク電流が流れる。図20のよう
にゲート電極の端がチャネル形成領域の端と一致するよ
うな構成であっても、ゲート電極とソース/ドレイン領
域それぞれのコーナー部の間に図中Bの矢印で示したリ
ーク電流が流れる。第一の課題(ゲート電極とソース/
ドレイン領域間のリーク電流)は、図21にように、ゲ
ート電極103とソース・ドレイン領域105を水平方
向に離すと抑制される。しかし、図21の構造ではゲー
ト電極とソース/ドレイン領域間のオフセット領域10
7が形成される。オフセット領域にはゲート電極により
チャネルを誘起できないので、この部分の抵抗が大きく
なる。すなわち、寄生抵抗130が付く。このため、ト
ランジスタの電流値が劣化するという第二の課題が発生
する。
In the FET device having such a structure, there is a first problem that a leakage current flows through an oxide film between a gate electrode and a source / drain region. As shown in FIG. 19, at a position where the gate electrode overlaps with the source / drain region, a leak current indicated by an arrow A in the figure flows between the gate electrode and the source / drain region. Even when the end of the gate electrode coincides with the end of the channel formation region as shown in FIG. 20, the leakage current indicated by the arrow B in the figure between the gate electrode and each corner of the source / drain region. Flows. The first issue (gate electrode and source /
The leakage current between the drain regions is suppressed when the gate electrode 103 and the source / drain region 105 are separated in the horizontal direction as shown in FIG. However, in the structure of FIG. 21, the offset region 10 between the gate electrode and the source / drain region
7 is formed. Since a channel cannot be induced in the offset region by the gate electrode, the resistance of this portion increases. That is, the parasitic resistance 130 is provided. For this reason, the second problem that the current value of the transistor deteriorates occurs.

【0004】また、ON状態において、チャネル形成領
域にキャリアが誘起されチャネルが形成されると、チャ
ネルとゲート間の酸化膜を通して漏れ電流が流れるとい
う第三の課題がある。図26は、nチャネルトランジス
タにおいて、ゲート電極に高い電位が印加され、チャネ
ルが形成された場合のバンド図を示す。チャネルを構成
する電子ののエネルギーは、ゲート電極の伝導帯に相当
する。伝導帯では状態密度(あるエネルギー当たりの電
子が入り得る状態の数)が多いので、チャネルの電子は
容易に酸化膜中を通り抜けゲート電極に至ることができ
る。
Further, in the ON state, when carriers are induced in the channel formation region to form a channel, there is a third problem that a leakage current flows through an oxide film between the channel and the gate. FIG. 26 shows a band diagram in a case where a high potential is applied to a gate electrode and a channel is formed in an n-channel transistor. The energy of electrons forming the channel corresponds to the conduction band of the gate electrode. Since the conduction band has a high density of states (the number of states into which electrons can enter per certain energy), electrons in the channel can easily pass through the oxide film and reach the gate electrode.

【0005】第一、第三の課題におけるリーク電流は、
酸化膜中を量子力学的なトンネリングや、欠陥を介した
伝導により、電子、正孔等のキャリアが流れることによ
り生じ、特に酸化膜が薄い場合に顕著になる。
[0005] The leak current in the first and third problems is:
It is caused by carriers such as electrons and holes flowing through the oxide film due to quantum mechanical tunneling and conduction through defects, and is particularly remarkable when the oxide film is thin.

【0006】短チャネル効果(素子が微細化してチャネ
ル形成領域が短くなると、即ちゲート長が短くなった場
合に、しきい値電圧が変動したり、サブスレッショルド
特性が劣化する問題)を抑制するためには、ゲート酸化
膜を薄くする必要があるので、第一、第三の課題は素子
の微細化とともに顕著になる。
In order to suppress a short channel effect (a problem that a threshold voltage fluctuates or a subthreshold characteristic deteriorates when a channel formation region is shortened by miniaturization of an element, that is, when a gate length is shortened). In this case, the gate oxide film needs to be thinned, so that the first and third problems become remarkable with miniaturization of the element.

【0007】このようなゲート電極とソース・ドレイン
領域間のリーク電流を抑制することが可能な構造とし
て、図17の構造が挙げられる。これは、主にSOI基
板上に形成したSOI−MOSFETにおいて余剰なキ
ャリアが蓄積して電位を変動させる問題を防ぐことを目
的とした、ボディドライブ型SOI−MOSFETと呼
ばれるトランジスタであり、黄により1997年春季応
用物理学関係連合講演会、講演予稿集第二分冊、679
ページに示されている。
FIG. 17 shows a structure capable of suppressing such a leakage current between the gate electrode and the source / drain region. This is a transistor called a body drive type SOI-MOSFET mainly for preventing a problem that an excess carrier accumulates in an SOI-MOSFET formed on an SOI substrate and fluctuates a potential. Spring Conference on Applied Physics, Spring Conference, 2nd Volume, 679
Is shown on the page.

【0008】この素子は、図17に示すように、SOI
層111上に接してp+型の上部ゲート電極113が設
けられ、上部ゲート電極113から、水平方向にある距
離をおいて外側にずれた位置に、n+型領域からなるソ
ースドレイン領域105がSOI層111中に形成され
ている。SOI層111の下部には、埋め込み酸化模1
16を介して、下部ゲート117が設けられる。下部ゲ
ート電極117には固定した正の電圧が印加され、上部
ゲート電極113には入力信号が印加される。
[0008] As shown in FIG.
A p + -type upper gate electrode 113 is provided in contact with the layer 111, and a source-drain region 105 made of an n + -type region is provided at a position shifted outward from the upper gate electrode 113 by a certain distance in the horizontal direction. It is formed in the SOI layer 111. A buried oxide pattern 1 is formed below the SOI layer 111.
A lower gate 117 is provided via 16. A fixed positive voltage is applied to the lower gate electrode 117, and an input signal is applied to the upper gate electrode 113.

【0009】なお、図17のトランジスタは、SOI層
中に蓄積した正孔を、上部ゲートを通じて排出できるの
で、SOI層中に余剰なキャリアが蓄積するという問題
を、防ぐことができる。
In the transistor of FIG. 17, holes accumulated in the SOI layer can be discharged through the upper gate, so that the problem of excess carriers accumulating in the SOI layer can be prevented.

【0010】図17の構造では、上部ゲート113の端
をソース・ドレイン領域105の端からずらすことによ
り、上記第一の課題(リーク電流)を抑制する。また、
オフセット部においても、下部ゲート117によりチャ
ネルが形成されるので、上記第二の課題(寄生抵抗によ
る特性劣化)を抑制できる。
In the structure shown in FIG. 17, the first problem (leakage current) is suppressed by shifting the end of the upper gate 113 from the end of the source / drain region 105. Also,
Also in the offset portion, since a channel is formed by the lower gate 117, the second problem (deterioration of characteristics due to parasitic resistance) can be suppressed.

【0011】また、図17の構造では、上部ゲート電極
がp+シリコンであるので、図24のようにチャネルの
電子のエネルギーはゲート電極の禁制帯に相当する。禁
制帯には状態密度がないので、ここへトンネルすること
は不可能であり、従って、ゲートとチャネル間の漏れ電
流が抑制され、第三の課題が抑制される。
In the structure of FIG. 17, since the upper gate electrode is made of p + silicon, the energy of the electrons in the channel corresponds to the forbidden band of the gate electrode as shown in FIG. Since there is no density of states in the forbidden band, it is impossible to tunnel here, so that the leakage current between the gate and the channel is suppressed, and the third problem is suppressed.

【0012】しかし、SOI層が極めて薄いと、チャネ
ルを形成する反転層と上部ゲート電極が極めて接近す
る。すると、反転層の電子、上部ゲート電極の正孔の空
間的な広がり(浸み出し)により、それそれの位置に空
間的な重なりが生じ、図25のように、正孔と電子が直
接に再結合したり、あるいは欠陥準位を介して再結合し
たりする。再結合は電荷の移動をもたらすので、結局ゲ
ートとチャネル間に電流が流れることになる。このよう
に図17に示した従来の構造では、SOI層が極めて薄
い場合にリーク電流が増加し、第三の課題を抑制する効
果が不充分になるという問題があった。
However, when the SOI layer is extremely thin, the inversion layer forming the channel and the upper gate electrode come very close to each other. Then, due to the spatial spread (leaching) of the electrons in the inversion layer and the holes in the upper gate electrode, spatial overlap occurs at each position, and as shown in FIG. Recombination or recombination via a defect level. Recombination results in the transfer of charge, which eventually results in current flow between the gate and the channel. As described above, the conventional structure shown in FIG. 17 has a problem that the leak current increases when the SOI layer is extremely thin, and the effect of suppressing the third problem is insufficient.

【0013】また、田中により、1994年VLSI技
術シンポシウム(1994 Symp.On VLSI
Tech.Digest of technical
papers)、11ページにSOI層の上下に導電
型の異なる二つのゲートを持つトランジスタが報告され
ている。これは、図18に示すように、SOI層111
の上下にゲート酸化膜112を介して、上部にn+型の
ゲート電極118が設けられ、下部にはp+型のゲート
電極119が設けられている。
Also, Tanaka, 1994 VLSI Technology Symposium (1994 Symp. On VLSI)
Tech. Digest of technical
papers), page 11, reports a transistor having two gates of different conductivity types above and below an SOI layer. This is because, as shown in FIG.
An n + -type gate electrode 118 is provided above and below a gate oxide film 112, and a p + -type gate electrode 119 is provided below.

【0014】そして、同じ入力信号を上下二つのゲート
電極に印加することで、チャネル形成領域104のキャ
リアの流れを制御する。SOI層の上下両方にゲート電
極を設ける場合、上下のゲート電極がともにn型ではし
きい値電圧が低くなりすぎ、ともにp型ではしきい値電
圧が高くなり過ぎるが、この構造では上下のゲート電極
の導電型を変えることにより、しきい値電圧をこれらの
中間に設定するものである。この素子(図18の素子)
も、図16の素子と同様に前記第一、第三の課題を持
つ。
By applying the same input signal to the upper and lower gate electrodes, the flow of carriers in the channel forming region 104 is controlled. In the case where gate electrodes are provided on both the upper and lower sides of the SOI layer, the threshold voltage is too low if the upper and lower gate electrodes are both n-type, and the threshold voltage is too high if both gate electrodes are p-type. By changing the conductivity type of the electrode, the threshold voltage is set between these. This element (element of FIG. 18)
Also has the first and third problems as in the element of FIG.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のこの
ような問題点に鑑みてなされたものであり、ゲート電極
とソース・ドレイン領域間、あるいはゲート電極とチャ
ネル間のリーク電流の少ない電界効果型トランジスタを
提供することを主たる目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such conventional problems, and has been made in view of the above-mentioned circumstances. A main object is to provide an effect transistor.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、下部絶縁層
と、この絶縁層上に設けられた半導体層と、この半導体
層内に設けられた不純物濃度の低い第一導電型のチャネ
ル形成領域およびチャネル形成領域を挟んで両側に設け
られた不純物濃度の高い第一導電型のソース/ドレイン
領域と、前記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層
のうち前記チャネル形成領域の下部に位置する部分より
膜厚の薄い上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネ
ル形成領域の端よりも内側に入る形状の上部ゲート電極
と、前記下部絶縁層を介して前記チャネル形成領域の下
に、両端がチャネル形成領域の端の位置と同じかまたは
外側になる形状の下部ゲート電極とを基板上に有する電
界効果型トランジスタである。
According to the present invention, there is provided a lower insulating layer, a semiconductor layer provided on the insulating layer, and a channel forming region of the first conductivity type provided in the semiconductor layer and having a low impurity concentration. And a source / drain region of a first conductivity type having a high impurity concentration provided on both sides of the channel formation region, and located above the channel formation region and below the channel formation region in the lower insulating layer. An upper gate electrode provided with an upper insulating layer thinner than the portion and having both ends inside the end of the channel forming region; and an upper gate electrode having both ends below the channel forming region via the lower insulating layer. Is a field-effect transistor having, on a substrate, a lower gate electrode having the same or outer shape as an end position of a channel formation region.

【0017】本発明の一態様においては、前記チャネル
形成領域は不純物濃度の低いn型半導体または真性半導
体からなり、前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の
高いn型半導体からなり、前記上部ゲート電極は前記ソ
ース/ドレイン領域と前記下部ゲートのいずれよりも仕
事関数の大きい材料からなる。
In one embodiment of the present invention, the channel formation region is made of an n-type semiconductor or an intrinsic semiconductor having a low impurity concentration, the source / drain regions are made of an n-type semiconductor having a high impurity concentration, and the upper gate electrode is It is made of a material having a higher work function than both the source / drain region and the lower gate.

【0018】本発明の一態様においては、前記チャネル
形成領域は不純物濃度の低いp型半導体または真性半導
体からなり、前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の
高いp型半導体からなり、前記上部ゲート電極は前記ソ
ース/ドレイン領域と前記下部ゲートのいずれよりも仕
事関数の小さい材料からなる。
In one embodiment of the present invention, the channel formation region is made of a low impurity concentration p-type semiconductor or an intrinsic semiconductor, the source / drain regions are made of a high impurity concentration p-type semiconductor, and the upper gate electrode is It is made of a material having a lower work function than either of the source / drain region and the lower gate.

【0019】本発明の一態様においては、前記下部ゲー
トがn型半導体からなり、前記チャネル形成領域は不純
物濃度の低いn型半導体または真性半導体からなり、前
記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いn型半導体
からなり、前記上部ゲート電極はp型半導体からなる。
In one embodiment of the present invention, the lower gate is made of an n-type semiconductor, the channel formation region is made of an n-type semiconductor or an intrinsic semiconductor having a low impurity concentration, and the source / drain region is made of an n-type semiconductor having a high impurity concentration. And the upper gate electrode is made of a p-type semiconductor.

【0020】本発明の一態様においては、前記下部ゲー
トがp型半導体からなり、前記チャネル形成領域は不純
物濃度の低いp型半導体または真性半導体からなり、前
記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いp型半導体
からなり、前記上部ゲート電極はn型半導体からなる。
In one embodiment of the present invention, the lower gate is made of a p-type semiconductor, the channel formation region is made of a p-type semiconductor or an intrinsic semiconductor having a low impurity concentration, and the source / drain region is made of a p-type semiconductor having a high impurity concentration. And the upper gate electrode is made of an n-type semiconductor.

【0021】本発明の一態様においては、前記上部ゲー
ト電極が単結晶半導体からなる。
In one embodiment of the present invention, the upper gate electrode is made of a single crystal semiconductor.

【0022】本発明の一態様においては、前記半導体層
が単結晶半導体からなる。
In one embodiment of the present invention, the semiconductor layer is made of a single crystal semiconductor.

【0023】本発明の一態様においては、前記上部ゲー
ト電極に入力信号を入力する手段と、前記下部ゲート電
極に固定電圧または前記入力信号よりも長い周期で変化
する電圧を印加する手段とを、さらに有する。
In one embodiment of the present invention, means for inputting an input signal to the upper gate electrode, and means for applying a fixed voltage or a voltage that changes at a longer cycle than the input signal to the lower gate electrode include: Have more.

【0024】本発明の一態様においては、前記チャネル
形成領域は不純物濃度の低いn型半導体または真性半導
体からなり、前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の
高いn型半導体からなり、前記上部ゲート電極は前記ソ
ース/ドレイン領域と前記下部ゲートのいずれよりも仕
事関数の大きい材料からなり、前記下部ゲート電極の電
位が、入力信号によって上部ゲート電極にもたらされる
最大の電位より高くなるような電圧印加手段を有する。
In one embodiment of the present invention, the channel formation region is made of a low impurity concentration n-type semiconductor or an intrinsic semiconductor, the source / drain regions are made of a high impurity concentration n-type semiconductor, and the upper gate electrode is A voltage applying means made of a material having a larger work function than any of the source / drain regions and the lower gate, wherein a potential of the lower gate electrode is higher than a maximum potential provided to the upper gate electrode by an input signal. Have.

【0025】本発明の一態様においては、前記チャネル
形成領域は不純物濃度の低いp型半導体または真性半導
体からなり、前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の
高いp型半導体からなり、前記上部ゲート電極は前記ソ
ース/ドレイン領域と前記下部ゲートのいずれよりも仕
事関数の小さい材料からなり、前記下部ゲート電極の電
位が、入力信号によって上部ゲート電極にもたらされる
最低の電位より低くなるような電圧印加手段を有する。
In one embodiment of the present invention, the channel formation region is made of a low impurity concentration p-type semiconductor or an intrinsic semiconductor, the source / drain regions are made of a high impurity concentration p-type semiconductor, and the upper gate electrode is A voltage applying means made of a material having a smaller work function than any of the source / drain regions and the lower gate, such that the potential of the lower gate electrode is lower than the lowest potential provided to the upper gate electrode by an input signal. Have.

【0026】本発明の一態様においては、前記下部ゲー
トがn型半導体からなり、前記チャネル形成領域は不純
物濃度の低いn型半導体または真性半導体からなり、前
記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いn型半導体
からなり、前記上部ゲート電極はp型半導体からなり、
前記下部ゲート電極の電位が、入力信号によって上部ゲ
ート電極にもたらされる最大の電位より高くなるような
電圧印加手段を有する。
In one embodiment of the present invention, the lower gate is made of an n-type semiconductor, the channel forming region is made of an n-type semiconductor or an intrinsic semiconductor having a low impurity concentration, and the source / drain region is made of an n-type semiconductor having a high impurity concentration. The upper gate electrode is made of a p-type semiconductor,
Voltage applying means is provided so that the potential of the lower gate electrode is higher than the maximum potential provided to the upper gate electrode by an input signal.

【0027】本発明の一態様においては、前記下部ゲー
トがp型半導体からなり、前記チャネル形成領域は不純
物濃度の低いp型半導体または真性半導体からなり、前
記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いp型半導体
からなり、前記上部ゲート電極はn型半導体からなり、
前記下部ゲート電極の電位が、入力信号によって上部ゲ
ート電極にもたらされる最低の電位より低くなるような
電圧印加手段を有する。
In one embodiment of the present invention, the lower gate is made of a p-type semiconductor, the channel formation region is made of a p-type semiconductor or an intrinsic semiconductor having a low impurity concentration, and the source / drain region is made of a p-type semiconductor having a high impurity concentration. The upper gate electrode is made of an n-type semiconductor,
Voltage applying means is provided so that the potential of the lower gate electrode is lower than the lowest potential provided to the upper gate electrode by an input signal.

【0028】また、異なる態様は、下部絶縁層と、この
絶縁層上に設けられた半導体層と、この半導体層内に設
けられたn型の不純物が導入されたチャネル形成領域お
よびチャネル形成領域を挟んで両側に設けられた不純物
濃度の高いn型のソース/ドレイン領域と、前記チャネ
ル形成領域の上に、前記下部絶縁層のうち前記チャネル
形成領域の下部に位置する部分より膜厚の薄い上部絶縁
層を介して設けられ、両端がチャネル形成領域の端より
も内側に入る形状の上部ゲート電極とを有し、該上部ゲ
ート電極が前記ソース/ドレイン領域よりも仕事関数の
大きい材料からなる構造を、基板上に有するトランジス
タである。
Another aspect is that a lower insulating layer, a semiconductor layer provided on the insulating layer, a channel formation region provided with an n-type impurity provided in the semiconductor layer, and a channel formation region are provided. An n-type source / drain region having a high impurity concentration provided on both sides with the interposition therebetween, and an upper portion having a lower film thickness than a portion of the lower insulating layer located below the channel formation region on the channel formation region An upper gate electrode provided with an insulating layer interposed therebetween and having both ends inside the end of the channel forming region, wherein the upper gate electrode is made of a material having a larger work function than the source / drain regions. On a substrate.

【0029】また、さらに異なる態様では、下部絶縁層
と、この絶縁層上に設けられた半導体層と、この半導体
層内に設けられたp型の不純物が導入されたチャネル形
成領域およびチャネル形成領域を挟んで両側に設けられ
た不純物濃度の高いp型のソース/ドレイン領域と、前
記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層のうち前記
チャネル形成領域の下部に位置する部分より膜厚の薄い
上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネル形成領域
の端よりも内側に入る形状の上部ゲート電極とを有し、
該上部ゲート電極が前記ソース/ドレイン領域よりも仕
事関数の小さい材料からなる構造を、基板上に有する。
In still another aspect, a lower insulating layer, a semiconductor layer provided on the insulating layer, a channel forming region provided in the semiconductor layer and doped with a p-type impurity, and a channel forming region A p-type source / drain region having a high impurity concentration provided on both sides of the channel formation region, and a film thickness lower than a portion of the lower insulating layer located below the channel formation region on the channel formation region An upper gate electrode that is provided with an upper insulating layer interposed therebetween, and has a shape in which both ends enter the inside of the end of the channel formation region;
The substrate has a structure in which the upper gate electrode is made of a material having a lower work function than the source / drain regions.

【0030】また、さらに異なる態様では、下部絶縁層
と、この絶縁層上に設けられた半導体層と、この半導体
層内に設けられた二つの不純物濃度の高いソース/ドレ
イン領域と、前記ソース/ドレイン領域にはさまれ、前
記ソース/ドレイン領域よりバンドギャップの狭い材料
からなるチャネル形成領域と、前記チャネル形成領域の
上に、前記下部絶縁層のうち前記チャネル形成領域の下
部に位置する部分より膜厚の薄い上部絶縁層を介して設
けられ、両端がチャネル形成領域の端よりも内側に入る
形状の上部ゲート電極とを基板上に有する。
In still another aspect, a lower insulating layer, a semiconductor layer provided on the insulating layer, two source / drain regions having a high impurity concentration provided in the semiconductor layer, A channel forming region sandwiched between the drain regions and having a narrower band gap than the source / drain regions; and a portion of the lower insulating layer over the channel forming region, the portion being located below the channel forming region. An upper gate electrode which is provided with a thin upper insulating layer interposed therebetween and has a shape in which both ends enter inside the end of the channel formation region is provided on the substrate.

【0031】また、さらに異なる態様は、半導体層と、
この半導体層の下側にあって、半導体層との界面付近に
埋め込まれた電荷を有する下部絶縁層と、この半導体層
内に設けられた不純物濃度の低いチャネル形成領域また
は真性半導体よりなるチャネル形成領域と、チャネル形
成領域を挟んで両側に設けられた不純物濃度の高い第一
導電型のソース/ドレイン領域と、前記チャネル形成領
域の上に、前記下部絶縁層のうち前記チャネル形成領域
の下部に位置する部分より膜厚の薄い上部絶縁層を介し
て設けられ、両端がチャネル形成領域よりも内側に入る
形状の上部ゲート電極とを基板上に有する電界効果型ト
ランジスタである。
In still another embodiment, the semiconductor layer includes:
A lower insulating layer having a charge embedded near the interface with the semiconductor layer below the semiconductor layer, and a channel forming region having a low impurity concentration or a channel formed of an intrinsic semiconductor provided in the semiconductor layer; A region, a source / drain region of a first conductivity type having a high impurity concentration provided on both sides of the channel formation region, and a lower portion of the lower insulating layer below the channel formation region on the channel formation region. This is a field-effect transistor including an upper gate electrode which is provided with an upper insulating layer having a smaller thickness than a portion to be located and has a shape in which both ends enter the inside of a channel formation region over a substrate.

【0032】また、さらに異なる態様は、半導体層と、
この半導体層の下側にあって少なくともその一部が強誘
電体よりなる下部絶縁層と、下部絶縁層の下に設けられ
た下部電極と、この半導体層内に設けられた不純物濃度
の低いチャネル形成領域または真性半導体よりなるチャ
ネル形成領域と、チャネル形成領域を挟んで両側に設け
られた不純物濃度の高い第一導電型のソース/ドレイン
領域と、前記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層
のうち前記チャネル形成領域の下部に位置する部分より
膜厚の薄い上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネ
ル形成領域よりも内側に入る形状の上部ゲート電極とを
基板上に有する電界効果型トランジスタである。
In still another embodiment, the semiconductor layer includes:
A lower insulating layer at least partially formed of a ferroelectric substance below the semiconductor layer; a lower electrode provided below the lower insulating layer; and a channel having a low impurity concentration provided in the semiconductor layer. A formation region or a channel formation region made of an intrinsic semiconductor, source / drain regions of a first conductivity type having a high impurity concentration provided on both sides of the channel formation region, and the lower insulating layer on the channel formation region A field effect type having, on a substrate, an upper gate electrode provided with an upper insulating layer thinner than a portion located below the channel formation region and having both ends inside the channel formation region. It is a transistor.

【0033】本発明の電界効果型トランジスタの製造方
法は、単結晶半導体上にゲート絶縁層を形成する工程
と、このゲート絶縁層に開口部を設け、開口部から選択
的エピタキシャル成長させて単結晶半導体をゲート絶縁
層上の横方向に成長させる工程と、成長した単結晶半導
体をパターニングして、前記開口部から離れた位置に単
結晶半導体からなるゲート電極を形成する工程と、得ら
れたゲート電極をマスクとして用いて、ソース・ドレイ
ン電極形成位置に不純物をイオン注入または拡散するこ
とによりソース・ドレイン領域を形成する工程とを有す
る。
According to the method of manufacturing a field-effect transistor of the present invention, a step of forming a gate insulating layer on a single crystal semiconductor, an opening in the gate insulating layer, and selective epitaxial growth from the opening are performed on the single crystal semiconductor. Growing the gate electrode in the lateral direction on the gate insulating layer; patterning the grown single crystal semiconductor to form a gate electrode made of the single crystal semiconductor at a position away from the opening; and obtaining the obtained gate electrode. Forming a source / drain region by ion-implanting or diffusing an impurity at a source / drain electrode formation position using the mask as a mask.

【0034】本発明の電界効果型トランジスタの製造方
法の異なる態様は単結晶半導体上にゲート絶縁層を形成
する工程と、このゲート絶縁層に開口部を設け、開口部
から選択的エピタキシャル成長させて単結晶半導体をゲ
ート絶縁層上の横方向に成長させる工程と、成長した単
結晶半導体をパターニングして、前記開口部から離れた
位置に単結晶半導体からなるゲート電極を形成する工程
と、全体に絶縁膜を堆積してこれをエッチバックするこ
とにより、ゲート電極側面に絶縁膜よりなる側壁を設け
る工程と、得られたゲート電極と側壁とをマスクとして
用いて、不純物をイオン注入、拡散させるか、または不
純物を含む半導体層をエピタキシャル成長させるか、ま
たは堆積させることによりソース・ドレイン領域を形成
する工程とを有する。
A different aspect of the method for manufacturing a field-effect transistor of the present invention is a step of forming a gate insulating layer on a single crystal semiconductor, providing an opening in the gate insulating layer, and performing selective epitaxial growth from the opening. A step of growing a crystalline semiconductor in a lateral direction on a gate insulating layer; a step of patterning the grown single crystal semiconductor to form a gate electrode made of the single crystal semiconductor at a position away from the opening; By depositing a film and etching it back, a step of providing a sidewall made of an insulating film on the side surface of the gate electrode, and using the obtained gate electrode and the side wall as a mask, ion-implanting or diffusing impurities, Or forming a source / drain region by epitaxially growing or depositing a semiconductor layer containing impurities. .

【0035】本発明の電界効果型トランジスタの製造方
法のさらに異なる態様は単結晶半導体上にゲート絶縁層
を形成する工程と、このゲート絶縁層に開口部を設ける
工程と、このゲート絶縁層上にアモルファス半導体を堆
積し、開口部から固相エピタキシャル成長により単結晶
半導体を横方向に成長させ、成長した単結晶半導体をパ
ターニングして、前記開口部から離れた位置に単結晶半
導体からなるゲート電極を形成する工程と、不純物をイ
オン注入、拡散させるか、または不純物を含む半導体層
をエピタキシャル成長させるか、または堆積させること
によりソース・ドレイン領域を形成する工程とを有す
る。
Still another aspect of the method for manufacturing a field effect transistor of the present invention is a step of forming a gate insulating layer on a single crystal semiconductor, a step of providing an opening in the gate insulating layer, and a step of forming an opening in the gate insulating layer. An amorphous semiconductor is deposited, a single crystal semiconductor is laterally grown by solid phase epitaxial growth from an opening, and the grown single crystal semiconductor is patterned to form a gate electrode made of the single crystal semiconductor at a position away from the opening. And forming a source / drain region by ion-implanting or diffusing an impurity or epitaxially growing or depositing a semiconductor layer containing the impurity.

【0036】本発明の電界効果型トランジスタの製造方
法のさらに異なる態様は、単結晶半導体上にゲート絶縁
層を形成する工程と、ゲート絶縁膜上にアモルファス半
導体を堆積する工程し、このゲート絶縁膜およびアモル
ファス半導体に開口部を設ける工程と、この開口部を、
第二のアモルファス半導体を堆積することにより埋める
工程と、この開口部から固相エピタキシャル成長により
単結晶半導体を横方向に成長させる工程と、成長した単
結晶シリコンをパターニングして、前記開口部から離れ
た位置に単結晶半導体からなるゲート電極を形成する工
程と、不純物をイオン注入、拡散させるか、または不純
物を含む半導体層をエピタキシャル成長させるか、また
は堆積させることによりソース・ドレイン領域を形成す
る工程とを有する。
In still another aspect of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention, a step of forming a gate insulating layer on a single crystal semiconductor and a step of depositing an amorphous semiconductor on the gate insulating film are performed. And providing an opening in the amorphous semiconductor; and
A step of filling by depositing a second amorphous semiconductor, a step of laterally growing a single-crystal semiconductor by solid-phase epitaxial growth from this opening, and patterning the grown single-crystal silicon to leave the opening from the opening. A step of forming a gate electrode made of a single crystal semiconductor at a position, and a step of forming source / drain regions by ion-implanting and diffusing impurities or epitaxially growing or depositing a semiconductor layer containing impurities. Have.

【0037】本発明の電界効果型トランジスタの製造方
法のさらに異なる態様は、半導体基板または半導体基板
上に形成された所定の形状の下部ゲート電極、この下部
ゲート電極の上に形成された絶縁膜からなる下部絶縁
層、およびこの下部絶縁層上に形成された単結晶半導体
からなるSOI層上に上部ゲート絶縁層を形成する工程
と、上部ゲート絶縁膜上に単結晶半導体を横方向に成長
させる工程と、成長した単結晶シリコンをパターニング
して、前記開口部から離れた位置に単結晶半導体からな
る上部ゲート電極を形成する工程と、不純物をイオン注
入、拡散させるか、または不純物を含む半導体層をエピ
タキシャル成長させるか、または堆積させることにより
ソース・ドレイン領域を形成する工程とを有する。
A further different aspect of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor substrate or a lower gate electrode having a predetermined shape formed on a semiconductor substrate and an insulating film formed on the lower gate electrode. Forming an upper gate insulating layer on an SOI layer made of a lower insulating layer and a single crystal semiconductor formed on the lower insulating layer, and growing a single crystal semiconductor in a lateral direction on the upper gate insulating film Patterning the grown single-crystal silicon to form an upper gate electrode made of a single-crystal semiconductor at a position away from the opening; and ion-implanting or diffusing impurities, or forming a semiconductor layer containing impurities. Forming source / drain regions by epitaxial growth or deposition.

【0038】本発明のFET構造について、図1に示し
た1例を用いて説明する。
The FET structure according to the present invention will be described with reference to an example shown in FIG.

【0039】この構造は、下部絶縁層2上に単結晶半導
体からなる半導体層3(SOI層)が形成されているS
OI半導体基板に形成されたものであり、このSOI層
内に不純物濃度の低いチャネル形成領域4とこの両側に
不純物濃度の高いソース/ドレイン領域5が形成されて
いる。このチャネル形成領域の上に、上部絶縁層6を介
してp型の上部ゲート電極7が設けられている。
In this structure, a semiconductor layer 3 (SOI layer) made of a single crystal semiconductor is formed on a lower insulating layer 2.
A channel formation region 4 having a low impurity concentration is formed in the SOI layer, and source / drain regions 5 having a high impurity concentration are formed on both sides of the SOI layer. On this channel formation region, a p-type upper gate electrode 7 is provided via an upper insulating layer 6.

【0040】図1に示すように、上部ゲート電極7は、
チャネル形成領域4の端より内側に、ソース/ドレイン
領域から離されて形成されている。また、上部絶縁層6
は、下部絶縁層より薄い膜厚である。下部ゲート電極1
は、下部絶縁層2の下に形成される。図1に示した例で
は、SOI半導体基板の支持基板にn型不純物を導入す
ることにより、これを下部電極1として用いている。
As shown in FIG. 1, the upper gate electrode 7
It is formed inside the end of the channel forming region 4 and separated from the source / drain region. Also, the upper insulating layer 6
Is thinner than the lower insulating layer. Lower gate electrode 1
Is formed below the lower insulating layer 2. In the example shown in FIG. 1, an n-type impurity is introduced into a support substrate of an SOI semiconductor substrate, and is used as a lower electrode 1.

【0041】そして図2のように、上部ゲート7には入
力信号Vinが印加され、下部ゲート電極1には固定され
た正の電圧Vbgが印加される。チャネルは下部ゲート電
極の高い電圧によって半導体層の下部に電子が誘起され
ることにより、形成される。また、上部ゲート電極に入
力される信号は、下部ゲート電極によって誘起せれる電
子の量を制御する作用を持つ。
[0041] Then as shown in FIG. 2, the input signal V in is applied to the upper gate 7, a fixed positive voltage V bg is applied to the lower gate electrode 1. The channel is formed by inducing electrons below the semiconductor layer by a high voltage of the lower gate electrode. Further, a signal input to the upper gate electrode has an action of controlling the amount of electrons induced by the lower gate electrode.

【0042】図1の構造は、図17の構造において、上
部ゲート電極の下にシリコン酸化膜等よりなる薄い絶縁
膜が設けられた構造である。この構造では、図22のバ
ンド図に示すように、シリコン酸化膜等の上部絶縁層は
半導体よりもバンドギャッブが大きいので、正孔および
電子の量子力学的効果による広がりが上部絶縁層による
障壁によって抑制される。従って、前述した図25に示
す直接または欠陥準位を介した間接の再結合が抑制さ
れ、ゲート−チャネル間のリーク電流が低下する。チャ
ネルの電子がゲートへトンネルできない(図22のC)
点は、図17の構造と同じである。
The structure of FIG. 1 is different from the structure of FIG. 17 in that a thin insulating film such as a silicon oxide film is provided below the upper gate electrode. In this structure, as shown in the band diagram of FIG. 22, since the upper insulating layer such as a silicon oxide film has a larger bandgap than the semiconductor, the spread of holes and electrons due to the quantum mechanical effect is suppressed by the barrier of the upper insulating layer. Is done. Therefore, the above-described direct or indirect recombination via a defect level shown in FIG. 25 is suppressed, and the leak current between the gate and the channel is reduced. Channel electrons cannot tunnel to gate (Fig. 22C)
The points are the same as the structure of FIG.

【0043】また、本発明において、半導体層および上
部ゲート電極の少なくとも一方、好ましくは両方を、単
結晶半導体で形成することが好ましい。図23に、上部
ゲート電極の上部絶縁層との界面に欠陥準位が現れてい
る例を示したが、単結晶半導体を用いることにより、界
面に存在する欠陥準位密度を減少させることができる。
界面の欠陥準位が減ると、これを介したトンネリングが
抑制されるので、リーク電流がさらに低減される。ま
た、単結晶のゲートは、多結晶のゲートに比べ、ゲート
の抵抗成分を低減できるという長所も持つ。
In the present invention, it is preferable that at least one, preferably both of the semiconductor layer and the upper gate electrode are formed of a single crystal semiconductor. FIG. 23 shows an example in which a defect level appears at the interface between the upper gate electrode and the upper insulating layer; however, by using a single crystal semiconductor, the density of defect states existing at the interface can be reduced. .
When the defect level at the interface decreases, tunneling through the defect level is suppressed, so that the leak current is further reduced. In addition, a single-crystal gate has an advantage that a gate resistance component can be reduced as compared with a polycrystalline gate.

【0044】また、図17の従来例は、チャネル形成領
域のSOI層中の余分な正孔を図24のように排除する
機能を持つが、本発明のようにチャネル−ゲート間に薄
い絶縁膜で形成した上部絶縁層を設けても、図22に示
すようにSOI層中の正孔は薄い絶縁膜を通り抜け(図
22のD)、上部ゲート電極へトンネルすることができ
る。これはSOI層中における正孔のエネルギーは、上
部ゲートの価電子帯中に相当するので、トンネリングに
より移動する先の状態密度(あるエネルギーの正孔が入
りうる状態の数)が大きく、トンネリングによる移動が
起きやすいからである。
The conventional example of FIG. 17 has a function of eliminating extra holes in the SOI layer in the channel formation region as shown in FIG. 24. However, as in the present invention, a thin insulating film is provided between the channel and the gate. Even if the upper insulating layer formed by the above is provided, the holes in the SOI layer can pass through the thin insulating film (D in FIG. 22) and tunnel to the upper gate electrode as shown in FIG. This is because the energy of holes in the SOI layer corresponds to the valence band of the upper gate, so that the density of states (the number of states into which holes of a certain energy can enter) due to tunneling is large. This is because movement is likely to occur.

【0045】従って、漏れ電流の原因となる、チャネル
から上部ゲートへの電子のトンネルは、チャネル電子の
エネルギーが上部ゲート電極禁制帯に相当することによ
り抑制され、また再結合は薄い絶縁膜によって電子と正
孔の分布を隔てることにより抑制される。しかし、余剰
な正孔のトンネリングは容易である。
Therefore, electron tunneling from the channel to the upper gate, which causes a leakage current, is suppressed by the energy of the channel electrons corresponding to the upper gate electrode forbidden band, and recombination is suppressed by the thin insulating film. And the distribution of holes is suppressed. However, tunneling of excess holes is easy.

【0046】また、ゲート−チャネル間の漏れ電流の抑
制がより重要である場合は、薄い絶縁膜を厚めに設定す
る。この場合、絶縁膜が厚いと界面準位を介したトンネ
リングが抑制されるので、絶縁膜を通したトンネリング
がさらに抑制され、漏れ電流が減る。その一方で絶縁膜
が厚いと正孔のトンネリングが減少するので、余剰な正
孔の排除能力が下がる。これは例えば、この素子により
回路を構成した機器において、電源を供給する電池の寿
命を伸ばすために漏れ電流を強く抑制する必要がある一
方、α線の照射等により正孔が発生するという問題の影
響が、小さい場合に適用することが有効である。
When it is more important to suppress the leakage current between the gate and the channel, a thin insulating film is set to be thick. In this case, when the insulating film is thick, tunneling via the interface state is suppressed, so that tunneling through the insulating film is further suppressed, and leakage current is reduced. On the other hand, when the insulating film is thick, tunneling of holes is reduced, so that the ability to eliminate excess holes is reduced. This is because, for example, it is necessary to strongly suppress the leakage current in order to extend the life of the battery that supplies power in a device that constitutes a circuit with this element, while generating holes due to α-ray irradiation and the like. It is effective to apply when the influence is small.

【0047】また、本発明では、上部ゲート電極がソー
ス/ドレイン領域により内側に配置されるので、通常の
FETで見られるソース、ドレインとゲート間のトンネ
ル電流(図19、20の矢印A,B)が流れない。
Further, in the present invention, since the upper gate electrode is disposed on the inner side by the source / drain region, a tunnel current between the source, the drain and the gate seen in a normal FET (arrows A and B in FIGS. 19 and 20). ) Does not flow.

【0048】また、通常上部ゲート電極がソース/ドレ
イン領域よりもチャネル形成領域の内側に配置される
と、上部ゲート電極が重ならないチャネル形成領域部分
(オフセット領域127)に図21の130で示した寄
生抵抗が付加されることになるが、本発明では下部ゲー
ト電極の電界によってオフセット領域にもチャネルを形
成できるので寄生抵抗の問題も生じない。
When the upper gate electrode is usually disposed inside the channel formation region rather than the source / drain regions, the channel formation region (offset region 127) where the upper gate electrode does not overlap is indicated by 130 in FIG. Although parasitic resistance is added, in the present invention, a channel can be formed also in the offset region by the electric field of the lower gate electrode, so that the problem of the parasitic resistance does not occur.

【0049】また、下部絶縁膜に電荷(nチャネルトラ
ンジスタでは正、pチャネルトランジスタでは負)を導
入した場合、下部ゲートに代わってチャネルを誘起する
電界を形成できるので、下部ゲートを省略できる。ある
いは下部ゲートに印加する電圧を小さくすることができ
る。また、下部絶縁層中に強誘電体層を設け、強誘電体
層の半導体層側界面に分極電荷を発生させることによ
り、上記電荷を発生させた場合も同様である。
When electric charges (positive for an n-channel transistor, negative for a p-channel transistor) are introduced into the lower insulating film, an electric field for inducing a channel can be formed instead of the lower gate, so that the lower gate can be omitted. Alternatively, the voltage applied to the lower gate can be reduced. The same applies to the case where the ferroelectric layer is provided in the lower insulating layer, and polarization charges are generated at the interface of the ferroelectric layer on the semiconductor layer side, thereby generating the charges.

【0050】また、nチャネルトランジスタではn型
の、pチャネルトランジスタではp型の不純物をチャネ
ル形成領域に導入すると、これらの不純物とゲート電極
の間に電界により、nチャネルトランジスタでは半導体
層において下部が上部より高く、pチャネルトランジス
タでは半導体層において上部が下部より低くなる電界が
誘起されるので、下部ゲートにより形成されるものと同
様の電界が形成される。これにより、下部ゲートを省略
できる。あるいは下部ゲートに印加する電圧を小さくす
ることができる。
When an n-type transistor in an n-channel transistor and a p-type impurity in a p-channel transistor are introduced into a channel formation region, an electric field between these impurities and a gate electrode causes a lower portion of a semiconductor layer in an n-channel transistor to be formed. Since an electric field is induced in the p-channel transistor that is higher than the upper part and lower in the semiconductor layer in the upper part than in the lower part, an electric field similar to that formed by the lower gate is formed. Thereby, the lower gate can be omitted. Alternatively, the voltage applied to the lower gate can be reduced.

【0051】[0051]

【発明の実施の形態】本発明を、さらに具体的に説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described more specifically.

【0052】[実施形態1]本発明の実施形態を、nチ
ャネルトランジスタを例に、図1を用いて説明する。こ
の実施形態では、下部ゲート電極1としてn+型シリコ
ン基板を用いて、この上に下部絶縁層2として埋め込み
酸化膜、その上に半導体層3として単結晶シリコンより
なるSOI層を設ける。埋め込み酸化膜の厚さは例えば
25〜30nmに形成する。また、SOI層の厚さは例
えば10nmに形成する。
Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 using an n-channel transistor as an example. In this embodiment, an n + type silicon substrate is used as the lower gate electrode 1, a buried oxide film is provided thereon as the lower insulating layer 2, and an SOI layer made of single crystal silicon is provided thereon as the semiconductor layer 3. The thickness of the buried oxide film is, for example, 25 to 30 nm. The thickness of the SOI layer is, for example, 10 nm.

【0053】半導体層3(SOI層)の中央部は、リン
濃度の低いn-型のチャネル形成領域4であって図1の
断面において水平の方向に0.15μm幅である。リン
の濃度は通常1019cm-3以下であり、例えば1×10
18cm-3とする。この両側に、高濃度にリンを導入した
+型のソース/ドレイン領域5を形成する。ソース/
ドレイン領域5におけるリンの濃度は通常5×1018
-3以上であり、例えば5×1019cm-3とする。チャ
ネル形成領域4の上部には、上部絶縁層6としてゲート
酸化膜が設けられ、その上に、p+型単結晶シリコンよ
りなる上部ゲート電極7を設ける。上部絶縁層6の厚さ
は下部絶縁層2の厚さより薄く、例えば厚さ1.5nm
に形成する。上部ゲート電極7の両端は、ソース/ドレ
イン領域の両端よりも、例えばそれぞれ20nmだけチ
ャネル形成領域4の内側に位置するように配置される。
The central portion of the semiconductor layer 3 (SOI layer) is an n -type channel forming region 4 having a low phosphorus concentration and has a width of 0.15 μm in the horizontal direction in the cross section of FIG. The concentration of phosphorus is usually 10 19 cm -3 or less, for example, 1 × 10
18 cm -3 . On both sides, n + -type source / drain regions 5 into which phosphorus is introduced at a high concentration are formed. Source/
The concentration of phosphorus in the drain region 5 is usually 5 × 10 18 c
m −3 or more, for example, 5 × 10 19 cm −3 . A gate oxide film is provided as an upper insulating layer 6 above the channel forming region 4, and an upper gate electrode 7 made of p + -type single crystal silicon is provided thereon. The thickness of the upper insulating layer 6 is smaller than the thickness of the lower insulating layer 2, for example, 1.5 nm in thickness.
Formed. Both ends of the upper gate electrode 7 are arranged so as to be located inside the channel forming region 4 by, for example, 20 nm from both ends of the source / drain regions.

【0054】このFETを動作させるには、図2に示す
ように、上部ゲート電極に入力信号を入力し、下部ゲー
ト電極に正の固定電圧を印加する。例えば、下部ゲート
電極に5Vの固定した電圧(図2のVbg)を印加し、上
部ゲート電極に入力信号を印加する(図2のVin)。入
力信号の振幅は例えば0Vから0.5Vまでとする。し
きい電圧は下部ゲート電圧またはチャネル形成領域の不
純物濃度等に依存して決まるが、しきい値電圧が入力信
号の振幅の範囲内となるように、下部ゲート電圧または
チャネル形成領域の不純物濃度等が調整されていれば良
い。
In order to operate this FET, as shown in FIG. 2, an input signal is input to the upper gate electrode, and a positive fixed voltage is applied to the lower gate electrode. For example, a fixed voltage of 5 V (V bg in FIG. 2) is applied to the lower gate electrode, and an input signal is applied to the upper gate electrode (V in in FIG. 2). The amplitude of the input signal is, for example, from 0V to 0.5V. The threshold voltage is determined depending on the lower gate voltage or the impurity concentration of the channel formation region, etc., but the lower gate voltage or the impurity concentration of the channel formation region is adjusted so that the threshold voltage is within the range of the amplitude of the input signal. Should be adjusted.

【0055】この素子において、下部ゲート電極の電位
は、半導体層中における反転電位(電子が流れるチャネ
ルとなる反転層が形成される電位)よりも高く、上部ゲ
ート電極の電位は、反転電位よりも低くなるように設定
されることによりトランジスタ動作を行う(したがって
下部ゲート電極の電位は上部ゲート電極の電位よりも高
くなる。上部ゲートに最も高い電圧が印加された時にお
いても、上部ゲート電極の電位より、下部ゲート電極の
電位が高くなるように設定される。なお、電極の電位と
は、印加される電圧から、その電極と基準となる電極と
の仕事関数差を引いた値である。)。反転電位は、典型
的にはnチャネルトランジスタにおいてはソース電位と
同程度かそれよりも低く、その差は0.2V以内であ
る。下部ゲート電極はチャネルが形成されやすくする作
用を持ち、上部ゲート電極はそれを抑制する作用を持
つ。そして、上部ゲート電極にしきい値電圧より電圧の
高い信号が印加された時に、チャネル形成領域に電子よ
りなるチャネルが形成され、トランジスタ動作を行う。
In this device, the potential of the lower gate electrode is higher than the inversion potential in the semiconductor layer (the potential at which an inversion layer serving as a channel through which electrons flow is formed), and the potential of the upper gate electrode is higher than the inversion potential. The transistor operation is performed by being set to be lower (the potential of the lower gate electrode is higher than the potential of the upper gate electrode. Even when the highest voltage is applied to the upper gate, the potential of the upper gate electrode is changed). Thus, the potential of the lower gate electrode is set to be higher, where the potential of the electrode is a value obtained by subtracting the work function difference between the electrode and the reference electrode from the applied voltage.) . The inversion potential is typically equal to or lower than the source potential in an n-channel transistor, and the difference is within 0.2 V. The lower gate electrode has a function of easily forming a channel, and the upper gate electrode has a function of suppressing the formation. Then, when a signal having a voltage higher than the threshold voltage is applied to the upper gate electrode, a channel including electrons is formed in the channel formation region, and the transistor operates.

【0056】この構造では、図22のバンド構造に示す
ように、シリコン酸化膜等の絶縁膜は半導体よりもバン
ドギャッブが大きいので、正孔および電子の量子力学的
効果による広がりが上部絶縁層による障壁によって抑制
される。また、上部ゲート電極に単結晶半導体を用いる
ことにより、界面に存在する欠陥準位密度を減少させ、
リーク電流を低減する。
In this structure, as shown in the band structure of FIG. 22, since the insulating film such as the silicon oxide film has a larger band gap than the semiconductor, the spread due to the quantum mechanical effect of holes and electrons is increased by the barrier formed by the upper insulating layer. Is suppressed by In addition, by using a single crystal semiconductor for the upper gate electrode, the density of defect states existing at the interface is reduced,
Reduce leakage current.

【0057】上部ゲート電極を構成する材料は、ソース
/ドレイン領域を構成する不純物濃度の高い半導体より
仕事関数の大きい材料とすると、上部ゲート電極に負の
電圧を持った信号を加えなくても、その電位を、反転電
位よりも低くできる。ソース電極がn型シリコンの場
合、上部ゲート電極の材料として、p型シリコン、p型
ポリシリコン、p型ゲルマニウム、p型シリコン−ゲル
マニウム混晶、あるいはTiN、Ta、W、タングステ
ンシリサイドなどの金属、金属化合物がこの条件を満た
す。
If the material forming the upper gate electrode is made of a material having a higher work function than the semiconductor having a high impurity concentration forming the source / drain regions, even if a signal having a negative voltage is not applied to the upper gate electrode, The potential can be lower than the inversion potential. When the source electrode is n-type silicon, p-type silicon, p-type polysilicon, p-type germanium, p-type silicon-germanium mixed crystal, or a metal such as TiN, Ta, W, tungsten silicide, Metal compounds satisfy this condition.

【0058】また、下部ゲート電極を上部ゲート電極よ
りも仕事関数の小さい材料で形成すると、上部ゲート電
極よりも高い電位を得やすくなる。例えば、上部ゲート
がp +型シリコンで、下部ゲートがn+型シリコン、n+
型ポリシリコン、p型またはn型のゲルマニウム、p型
またはn型のシリコン−ゲルマニウム混晶、TiN、T
a、W、あるいはタングステンシリサイドなどの金属、
金属化合物である場合にこの条件を満たす。
Also, the lower gate electrode is referred to as the upper gate electrode.
When the gate electrode is formed of a material with a low work function,
It becomes easier to obtain a higher potential than the pole. For example, the upper gate
Is p +Type silicon with lower gate n+Mold silicon, n+
Polysilicon, p-type or n-type germanium, p-type
Or n-type silicon-germanium mixed crystal, TiN, T
a, W, or a metal such as tungsten silicide,
This condition is satisfied when the compound is a metal compound.

【0059】また、下部ゲート電極が持つ正の電位と、
チャネル形成領域に導入されるn型の不純物は、ともに
チャネルを形成しやすくする作用を持つので、下部ゲー
ト電極の正電圧を増すと、チャネル形成領域に導入され
るn型の不純物を低減または省略できる。また、逆にチ
ャネル形成領域に導入されるn型の不純物の濃度を増す
と、下部ゲート電極の正電圧を低減または省略できる。
Also, the positive potential of the lower gate electrode,
Since both n-type impurities introduced into the channel formation region have a function of easily forming a channel, increasing the positive voltage of the lower gate electrode reduces or eliminates n-type impurities introduced into the channel formation region. it can. Conversely, when the concentration of the n-type impurity introduced into the channel formation region is increased, the positive voltage of the lower gate electrode can be reduced or omitted.

【0060】また、下部ゲート電極に印加する電圧は、
トランジスタをONさせる状態において、上部ゲート電
極より高ければ良ので、下部ゲート電極に印加する電圧
が、時間的に変化してもよい。例えば、回路が動作状態
にある状態、例えばある回数の連続したスイッチング動
作の間下部ゲート電極電圧を+5Vに保ち、その後回路
においてスイッチング動作を行わないある期間は下部ゲ
ート電圧を0Vに下げるようにすることもできる。下部
ゲート電圧(下部ゲート電極の電圧)を下げると、しき
い値電圧が上がり、それにより漏れ電流が減るので、回
路を動作させない期間の消費電力を削減できる。
The voltage applied to the lower gate electrode is
In a state where the transistor is turned on, it is only necessary that the voltage is higher than the upper gate electrode. Therefore, the voltage applied to the lower gate electrode may change with time. For example, the lower gate electrode voltage is kept at +5 V during a state in which the circuit is in operation, for example, a certain number of continuous switching operations, and then the lower gate voltage is reduced to 0 V during a period during which the circuit does not perform a switching operation. You can also. When the lower gate voltage (the voltage of the lower gate electrode) is lowered, the threshold voltage is increased, and the leakage current is reduced. Therefore, power consumption during a period when the circuit is not operated can be reduced.

【0061】あるいは、上部ゲート電極に印加される電
圧に同期して、下部ゲート電極に印加する電圧を変化さ
せるようにしてもよい。例えば上部ゲート電極に0Vが
印加されている場合は下部ゲート電極に4.5V、上部
ゲート電極に0.5Vが印加されている場合は下部ゲー
ト電極に5Vを印加する。
Alternatively, the voltage applied to the lower gate electrode may be changed in synchronization with the voltage applied to the upper gate electrode. For example, when 0 V is applied to the upper gate electrode, 4.5 V is applied to the lower gate electrode, and when 0.5 V is applied to the upper gate electrode, 5 V is applied to the lower gate electrode.

【0062】尚、上記の説明で、上部ゲート電極として
シリコン単結晶を用いる場合を説明したが、上部ゲート
電極をp+ポリシリコン等の多結晶半導体で形成しても
良い。多結晶半導体を用いる場合は、単結晶を用いた場
合に比べると、欠陥準位の影響によりリーク電流が増加
することがあるが、製造工程が簡略化される点で好まし
い。欠陥準位を介したトンネリングの影響によりリーク
電流が若干増加したとしても、上部絶縁層6によって電
子、正孔の再結合が抑制される分だけ、従来の構造(図
17)よりもリーク電流が抑制される。
In the above description, a case has been described where a silicon single crystal is used as the upper gate electrode. However, the upper gate electrode may be formed of a polycrystalline semiconductor such as p + polysilicon. In the case of using a polycrystalline semiconductor, leakage current may be increased due to the influence of a defect level as compared with the case of using a single crystal, but this is preferable in that the manufacturing process is simplified. Even if the leakage current slightly increases due to the effect of tunneling via a defect level, the leakage current is smaller than that of the conventional structure (FIG. 17) by the amount by which the upper insulating layer 6 suppresses recombination of electrons and holes. Is suppressed.

【0063】さらに、チャネル形成領域に不純物を導入
せずに真性半導体とすることもできる。このようにする
と、チャネル形成領域に不純物を導入する工程が省略で
きるので、製造工程が簡略化される点で好ましい。ま
た、不純物散乱による電流の低下を、不純物を導入する
場合に比べて抑制できるので、電流を増加させられると
いう点においても好ましい。
Further, an intrinsic semiconductor can be used without introducing impurities into the channel formation region. This is preferable in that the step of introducing impurities into the channel formation region can be omitted, which simplifies the manufacturing process. Further, since a decrease in current due to impurity scattering can be suppressed as compared with the case where impurities are introduced, it is preferable in that the current can be increased.

【0064】さらに、本発明では半導体層3をポリシリ
コンで形成することもできる。この場合、上記と同様
に、単結晶を用いた場合に比べると、欠陥準位の影響に
よりリーク電流が増加することや、多結晶中に存在する
粒界の影響により抵抗成分が増したりすることがある
が、製造工程が簡略化される点で好ましい。欠陥準位を
介したトンネリングの影響によりリーク電流が若干増加
したとしても、上部絶縁層6によって電子、正孔の再結
合が抑制される分だけ、従来の構造(図17)よりもリ
ーク電流が抑制される。
Further, in the present invention, the semiconductor layer 3 can be formed of polysilicon. In this case, similarly to the case where a single crystal is used, the leak current increases due to the influence of the defect level, and the resistance component increases due to the influence of the grain boundary existing in the polycrystal, as described above. However, it is preferable in that the manufacturing process is simplified. Even if the leakage current slightly increases due to the effect of tunneling via a defect level, the leakage current is smaller than that of the conventional structure (FIG. 17) by the amount by which the upper insulating layer 6 suppresses recombination of electrons and holes. Is suppressed.

【0065】半導体層3の厚さは、短チャネル効果を抑
制するために、典型的には50nm以下とするが、薄い
上部絶縁層等を用いて短チャネル効果が抑制される場合
や、チャネル長が長く短チャネル効果が発生しにくい場
合等は、これより厚くとも良い。
The thickness of the semiconductor layer 3 is typically set to 50 nm or less in order to suppress the short channel effect. However, when the short channel effect is suppressed by using a thin upper insulating layer or the like, or when the channel length is reduced. For example, when the length is long and the short channel effect is hard to occur, the thickness may be thicker.

【0066】さらに、本発明では、半導体層3を5nm
以下に薄くすることもトランジスタの特性上有効であ
る。即ち、本発明のトランジスタではチャネルが半導体
層3の裏側(下部絶縁層側)に形成されるが、半導体層
3をチャネルとなる反転層の厚さと同程度まで薄くする
と、チャネルが形成される位置は、それが表面に形成さ
れている場合と実質的に違いがなくなる。チャネルが表
面に形成されると、裏側に形成される場合に比べてトラ
ンジスタの特性が良くなるが、チャネルが実質的に表面
に形成されるような状況をつくることにより、特性が改
善できる。また、反転層の厚さは数nmから10nm程
度と考えられるので、半導体層3を15nm程度以下に
薄くすれば、同様の効果をある程度得ることができる。
Further, in the present invention, the semiconductor layer 3 has a thickness of 5 nm.
The following thinning is also effective in the characteristics of the transistor. That is, in the transistor of the present invention, the channel is formed on the back side (the lower insulating layer side) of the semiconductor layer 3. However, when the semiconductor layer 3 is thinned to the same thickness as the inversion layer serving as the channel, the position where the channel is formed Is substantially no different from when it is formed on a surface. When the channel is formed on the surface, the characteristics of the transistor are better than when the channel is formed on the back side. However, the characteristics can be improved by creating a situation in which the channel is formed substantially on the surface. Further, since the thickness of the inversion layer is considered to be about several nm to about 10 nm, the same effect can be obtained to some extent by reducing the thickness of the semiconductor layer 3 to about 15 nm or less.

【0067】下部絶縁層は上部絶縁層より厚ければ良
く、それぞれの膜厚は上の限りではない。例えばSIM
OX基板で得られるような、80nmから400nm程
度の下部絶縁層膜厚を用いても良い。また、例えば5n
m〜25nmの薄いものを用いても良い。下部絶縁層が
厚い場合は下部ゲート電圧を大きく、下部絶縁層が薄い
場合は下部ゲート電圧を小さく設定する。また上部絶縁
層は、下部絶縁層より薄ければ良く、例えば1nm〜2
0nmの厚さを用いても良い。上部ゲート電極7の両端
とソース/ドレイン領域の両端とのずれも、リーク電流
を抑制できる程度に設定されれば良く、例えば3nm〜
50nmの範囲の値を用いても良い。
The lower insulating layer only needs to be thicker than the upper insulating layer, and the thickness of each layer is not limited to the above. For example, SIM
A lower insulating layer thickness of about 80 nm to 400 nm as obtained with an OX substrate may be used. Also, for example, 5n
A thin film having a thickness of m to 25 nm may be used. When the lower insulating layer is thick, the lower gate voltage is set high, and when the lower insulating layer is thin, the lower gate voltage is set low. The upper insulating layer may be thinner than the lower insulating layer.
A thickness of 0 nm may be used. The shift between both ends of the upper gate electrode 7 and both ends of the source / drain region may be set to such an extent that the leak current can be suppressed.
A value in the range of 50 nm may be used.

【0068】また、上部絶縁層の等価的酸化膜厚が、下
部絶縁層の等価的酸化膜厚より小さければよい。これ
は、通常のFETではゲート容量はチャネルと基板間の
容量より大きく、上部絶縁層容量は通常のFETのゲー
ト容量に、下部絶縁層容量は基板容量に相当することに
基づく。なお、等価的酸化膜厚とは、酸化膜以外の材料
(Si34、Ta25等)が絶縁膜として用いられた時
に、それと同じ容量が得られるSiO2の膜厚をいう。
余剰な正孔をトンネリングにより排除するためには、上
部絶縁層の膜厚を薄くする必要がある。典型的には3n
m以下のSiO2膜ではトンネリングは大きくなるので
好ましく、特に2nm以下ではこの効果が顕著である。
逆に、余剰な正孔のトンネリングが用途上重要でないと
きは、SiO2膜を3nm以上、例えば3nmから15
nm程度としても良い。
It is sufficient that the equivalent oxide thickness of the upper insulating layer is smaller than the equivalent oxide thickness of the lower insulating layer. This is based on the fact that the gate capacitance of a normal FET is larger than the capacitance between the channel and the substrate, the upper insulating layer capacitance corresponds to the gate capacitance of the normal FET, and the lower insulating layer capacitance corresponds to the substrate capacitance. Note that the equivalent oxide film thickness refers to a film thickness of SiO 2 that can provide the same capacity as a material other than an oxide film (such as Si 3 N 4 or Ta 2 O 5 ) when used as an insulating film.
In order to eliminate excess holes by tunneling, it is necessary to reduce the thickness of the upper insulating layer. Typically 3n
In the case of a SiO 2 film having a thickness of 2 m or less, the tunneling becomes large, so that it is preferable.
Conversely, when the tunneling of excess holes is not important for the application, the SiO 2 film is formed to a thickness of 3 nm or more, for example,
It may be about nm.

【0069】[実施形態2]本発明では、図3に示すよ
うに、下部ゲート電極1がソース/ドレイン領域5の下
部全体に達しないように形成しても良い。このようにす
るとソース/ドレイン領域5と下部ゲート電極1間の寄
生容量を削減することができる。このような構造は、実
施形態1で説明したものと同じ材料で形成することがで
きる。
[Embodiment 2] In the present invention, as shown in FIG. 3, the lower gate electrode 1 may be formed so as not to reach the entire lower portion of the source / drain region 5. By doing so, the parasitic capacitance between the source / drain region 5 and the lower gate electrode 1 can be reduced. Such a structure can be formed of the same material as that described in the first embodiment.

【0070】図3では、下部ゲート電極1が下部絶縁層
2中に埋め込まれた構造を示しているが、必ずしもその
ような必要はなく、図4に示すように基板8上のチャネ
ル形成領域4下部において基板を上に突起させ、それを
下部ゲート電極としても良い。この場合、下部ゲート電
極1はたとえばリンを高い濃度に導入したn+型とす
る。下部ゲート電極1の領域を除く基板8はたとえばn
+型やp-型とする。また、n+型領域が設けられるp-
の基板8において、チャネル形成領域4下部においての
みn+型領域が埋め込み酸化膜との界面に接する位置ま
で、上側に突起し、他の領域では埋め込み酸化膜との界
面から離れた場所に位置させ、上側に突起した部分を下
部ゲート電極1としても良い。
FIG. 3 shows a structure in which the lower gate electrode 1 is buried in the lower insulating layer 2. However, such a structure is not always necessary, and the channel forming region 4 on the substrate 8 as shown in FIG. The substrate may be protruded upward at the lower portion and used as a lower gate electrode. In this case, the lower gate electrode 1 is, for example, an n + type in which phosphorus is introduced at a high concentration. The substrate 8 excluding the region of the lower gate electrode 1 is, for example, n
+ Type and p - type. Further, p n + -type region is provided - in the mold of the substrate 8, to a position in contact with the interface between only n + -type region is a buried oxide film in a channel formation region 4 lower, protruding on the upper side, embedded in other regions The lower gate electrode 1 may be located at a position distant from the interface with the oxide film and projecting upward.

【0071】[実施形態3]実施形態1または2ではn
チャンネル型FETについて説明したが、pチャンネル
型のFETも同様にして形成することができる。即ち、
図1の構造において、下部ゲート電極1として、実施形
態1で用いたn+型基板に代えてp+型基板を用い、半導
体層3(SOI層)の中央部のチャネル形成領域4とし
て、ホウ素を低濃度(例えば1×1018cm-3)導入し
た、p-領域とし、ソース/ドレイン領域5をホウ素を
高濃度(例えば5×1019cm-3)に導入したp+型と
し、上部ゲート電極7をn+型とする。
[Embodiment 3] In Embodiment 1 or 2, n
Although a channel-type FET has been described, a p-channel FET can be formed in a similar manner. That is,
In the structure of FIG. 1, a p + -type substrate is used as the lower gate electrode 1 instead of the n + -type substrate used in the first embodiment, and boron is used as the channel formation region 4 in the center of the semiconductor layer 3 (SOI layer). Is made into ap region in which a low concentration (for example, 1 × 10 18 cm −3 ) is introduced, and the source / drain region 5 is made into a p + type in which boron is introduced into a high concentration (for example, 5 × 10 19 cm −3 ). The gate electrode 7 is an n + type.

【0072】そして、下部ゲート電極には負の固定した
電圧、例えばソースに対して−5Vの電圧を印加し、入
力信号の振幅をソースに対して0Vから−0.5Vの電
圧となるようにすれば、実施形態1と同様にトランジス
タ動作を行うことができる。実施形態2において、n型
とp型を取り替え、下部ゲート電極には負の固定した電
圧、例えば−5Vを印加し、入力信号の振幅をソースに
対して0Vから−0.5Vの電圧となるようにすれば、
実施形態2と同様の形状の、pチャンネル型のFETが
得られる。
Then, a negative fixed voltage, for example, a voltage of −5 V to the source is applied to the lower gate electrode, and the amplitude of the input signal is changed from 0 V to −0.5 V to the source. Then, the transistor operation can be performed as in the first embodiment. In the second embodiment, the n-type and the p-type are replaced, a negative fixed voltage, for example, −5 V is applied to the lower gate electrode, and the amplitude of the input signal becomes 0 to −0.5 V with respect to the source. By doing so,
A p-channel FET having the same shape as that of the second embodiment can be obtained.

【0073】pチャネルトランジスタでは、下部ゲート
電極の電位は、半導体層における反転電位(正孔が流れ
るチャネルとなる反転層が形成される電位)よりも低
く、上部ゲート電極の電位は、反転電位よりも高くなる
ように設定される(したがって下部ゲートの電位は上部
ゲートの電位よりも低くなる)。反転電位は、典型的に
はpチャネルトランジスタにおいてはソース電位と同程
度かそれよりも高く、その差は0.2V以内である。上
部ゲート電極にしきい値電圧より電圧の低い信号が印加
された時に、チャネル形成領域に正孔よりなるチャネル
が形成され、トランジスタ動作を行う。
In a p-channel transistor, the potential of the lower gate electrode is lower than the inversion potential in the semiconductor layer (the potential at which an inversion layer serving as a channel through which holes flow) is formed, and the potential of the upper gate electrode is lower than the inversion potential. (The potential of the lower gate is lower than the potential of the upper gate). The inversion potential is typically equal to or higher than the source potential in a p-channel transistor, and the difference is within 0.2 V. When a signal having a voltage lower than the threshold voltage is applied to the upper gate electrode, a channel including holes is formed in the channel formation region, and the transistor operates.

【0074】また、動作原理、作用効果についても、n
チャネルトランジスタと極性が逆になる以外、同じであ
る。
Further, regarding the operation principle and the function and effect, n
Same as the channel transistor except that the polarity is reversed.

【0075】また、上部ゲート電極を構成する材料は、
ソース/ドレイン領域を構成する不純物濃度の高い半導
体より仕事関数の小さい材料とすると、上部ゲート電極
に正の電圧を持った信号を加えなくても、その電位を、
反転電位よりも高くできる。ソース電極がp型シリコン
の場合、上部ゲート電極の材料として、n型シリコン、
n型ポリシリコン、p型ゲルマニウム、p型シリコン−
ゲルマニウム混晶、あるいはTiN、Ta、W、タング
ステンシリサイドなどの金属、金属化合物がこの条件を
満たす。
The material constituting the upper gate electrode is as follows:
If a material having a lower work function than that of the semiconductor having a high impurity concentration constituting the source / drain regions is used, the potential can be reduced without applying a signal having a positive voltage to the upper gate electrode.
It can be higher than the inversion potential. When the source electrode is p-type silicon, n-type silicon,
n-type polysilicon, p-type germanium, p-type silicon
A germanium mixed crystal, or a metal or metal compound such as TiN, Ta, W, or tungsten silicide satisfies this condition.

【0076】また、下部ゲート電極を上部ゲート電極よ
りも仕事関数の小さい材料で形成すると、上部ゲート電
極よりも高い電位を得やすくなる。
When the lower gate electrode is formed of a material having a smaller work function than the upper gate electrode, it is easier to obtain a higher potential than the upper gate electrode.

【0077】[実施形態4]さらに本発明の異なる実施
形態を説明する。
Embodiment 4 Another embodiment of the present invention will be described.

【0078】実施形態1および2で説明したようなnチ
ャネルトランジスタでは、SOI層の下部が表面に比べ
て高くなるような電界が形成されるようにすると、この
電界によりチャネル形成領域にチャネルが形成されるの
で、下部ゲート電極を用いなくても良い。
In the n-channel transistor described in the first and second embodiments, when an electric field is formed such that the lower part of the SOI layer is higher than the surface, a channel is formed in the channel forming region by the electric field. Therefore, the lower gate electrode need not be used.

【0079】この構造は図5に示すように、実施形態1
において、下部ゲート電極を形成しないこと(例えば、
下部絶縁層の厚さを厚くすればよい。)と、半導体層3
(SOI層)の中央部のチャネル形成領域4のリン濃度
を例えば5×1018cm-3以上と高くすること以外は、
実施形態1と同様の構造である。
This structure, as shown in FIG.
In the above, the lower gate electrode is not formed (for example,
The thickness of the lower insulating layer may be increased. ) And the semiconductor layer 3
Except for increasing the phosphorus concentration of the channel forming region 4 at the center of the (SOI layer) to, for example, 5 × 10 18 cm −3 or more,
The structure is the same as that of the first embodiment.

【0080】この場合上部ゲート電極に印加される電界
により、SOI層が空乏化され、リンが正の電荷を持つ
イオンとなるので、SOI層の下部が表面に比べて高く
なるような電界が形成される。
In this case, the electric field applied to the upper gate electrode depletes the SOI layer and turns phosphorus into ions having a positive charge, so that an electric field is formed such that the lower part of the SOI layer is higher than the surface. Is done.

【0081】[実施形態5]図6は、本発明のさらに異
なる実施形態であり、絶縁膜中に正の電荷10を埋め込
んだ場合であり、絶縁膜中の電荷により、SOI層の下
部が表面に比べて高くなるような電界が形成されことに
より、チャネルが形成される。
[Embodiment 5] FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention, in which a positive charge 10 is buried in an insulating film. The channel is formed by forming an electric field that is higher than that of the above.

【0082】絶縁膜中の正の電荷10は、正の電圧を印
加した下部ゲート電極と同様の電界を形成し、チャネル
を形成する作用を持つので、正の電荷10を導入するこ
とにより、チャネル形成に必要な下部ゲート電極の正の
印加電圧や、チャネル形成領域へのドーピングをそれぞ
れ低減または省略できる。
The positive charge 10 in the insulating film forms an electric field similar to that of the lower gate electrode to which a positive voltage is applied, and has a function of forming a channel. It is possible to reduce or omit the positive applied voltage of the lower gate electrode required for formation and doping to the channel formation region.

【0083】下部ゲート電極に正の印加電圧が必要ない
場合は、下部ゲート電極を省略できる。下部電極を省略
する具体的方法としては、下部絶縁層を厚くする方法、
サファイアやガラスなどの絶縁体上に半導体層がある基
板を用いる方法が挙げられる。
When a positive applied voltage is not required for the lower gate electrode, the lower gate electrode can be omitted. As a specific method of omitting the lower electrode, a method of thickening the lower insulating layer,
A method in which a substrate having a semiconductor layer over an insulator such as sapphire or glass is used.

【0084】図6は、下部ゲートを省略した実施形態で
あり、下部ゲート電極の省略と、正の電荷10の埋め込
み以外は実施形態1と同様に形成することができる。
FIG. 6 is an embodiment in which the lower gate is omitted, and can be formed in the same manner as in the first embodiment except that the lower gate electrode is omitted and the positive charge 10 is buried.

【0085】下部絶縁層中の電荷は、例えば酸化膜中に
シリコンイオン注入により欠陥を導入すること、あるい
は埋め込み酸化膜の一部あるいは全部を、欠陥密度の高
いCVD酸化膜により構成することにより実現すること
ができる。
The electric charge in the lower insulating layer is realized by, for example, introducing a defect into the oxide film by silicon ion implantation, or forming a part or all of the buried oxide film by a CVD oxide film having a high defect density. can do.

【0086】絶縁膜中の電荷は、誘電体の分極によって
も良い。例えば図1の構造の埋め込み酸化膜に代えて、
厚さ20nmの第二の埋め込み酸化膜52、厚さ500
nmの強誘電体層51、厚さ20nmの埋め込み酸化膜
22がこの順に積層した構造とする。これを図27に示
す。強誘電体層は、例えばBaTiO3、SrTiO3
PbTiO3、LiTaO3、LiNbO3、あるいはこ
れらに他の元素を加えた材料等を用いる。
The charge in the insulating film may be due to the polarization of the dielectric. For example, instead of the buried oxide film having the structure of FIG.
20 nm thick second buried oxide film 52, thickness 500
A ferroelectric layer 51 of nm and a buried oxide film 22 of thickness 20 nm are laminated in this order. This is shown in FIG. The ferroelectric layer is made of, for example, BaTiO 3 , SrTiO 3 ,
PbTiO 3 , LiTaO 3 , LiNbO 3 , or a material obtained by adding other elements to them is used.

【0087】下部ゲート電極に一度正の電圧を印加し、
その後0Vまで戻すと、強誘電体層51と埋め込み酸化
膜22の界面に正の電荷が誘起されるので、下部ゲート
電極に継続的に正の電圧を加える必要が無くなる。
Once a positive voltage is applied to the lower gate electrode,
Thereafter, when the voltage is returned to 0 V, a positive charge is induced at the interface between the ferroelectric layer 51 and the buried oxide film 22, so that it is not necessary to continuously apply a positive voltage to the lower gate electrode.

【0088】また、誘電体界面に熱処理によって誘起さ
れる分極(エレクトレット)を絶縁膜中の電荷として用
いても良い。
The polarization (electret) induced by the heat treatment at the dielectric interface may be used as the charge in the insulating film.

【0089】尚、実施形態4および5では、nチャンネ
ルの場合について説明したが、pチャネルトランジスタ
では、SOI層の下部が表面に比べて低くなるような電
界を形成する。このため、チャネル形成領域におけるホ
ウ素の濃度を高くする。また、酸化膜中に負の電荷を導
入するためには、例えば酸化膜中にアルミをイオン注入
すればよい。
In the fourth and fifth embodiments, the case of the n-channel is described. However, in the p-channel transistor, an electric field is formed such that the lower part of the SOI layer is lower than the surface. Therefore, the concentration of boron in the channel formation region is increased. In order to introduce a negative charge into the oxide film, for example, aluminum may be ion-implanted into the oxide film.

【0090】また、p型シリコンのソース/ドレイン領
域を持つpチャネルトランジスタにおいて、チャネル形
成領域をGeとすると、Geはバンドギャップが小さ
く、正孔の濃度が高くなるので、高濃度のチャネルドー
ピングを行った場合と同様にチャネルが形成されやすく
なり、チャネル形成に必要な下部ゲート電極の負の印加
電圧や、チャネル形成領域へのドーピングをそれぞれ低
減または省略できる。
In a p-channel transistor having p-type silicon source / drain regions, if the channel forming region is Ge, Ge has a small band gap and a high hole concentration. As in the case where the channel formation is performed, a channel is easily formed, and a negative applied voltage of the lower gate electrode necessary for channel formation and doping to a channel formation region can be reduced or omitted.

【0091】実施形態1〜5に説明したFETは、CM
OS回路における通常MOSFETに置き換えて使用す
ることができる。あるいは入力信号の振幅が同程度のM
OSFETにより構成される回路において、このトラン
ジスタによりMOSFETを置き換えて、回路を構成す
ることができる。
The FETs described in Embodiments 1 to 5 are CM
It can be used in place of a normal MOSFET in an OS circuit. Alternatively, if the amplitude of the input signal is M
In a circuit constituted by an OSFET, a MOSFET can be replaced by this transistor to constitute a circuit.

【0092】[実施形態6]さらに、製造方法を含めた
実施形態を説明する。
[Embodiment 6] Further, an embodiment including a manufacturing method will be described.

【0093】図7に示すように、シリコン基板21上に
厚さ80nmの埋め込み酸化膜22を介して、単結晶シ
リコンよりなる厚さ10nmのSOI層23があるSO
I基板に、リンを120keVで1×1013cm-2のド
ーズ量で注入し、埋め込み酸化膜22の下部のシリコン
基板21をn型にする。
As shown in FIG. 7, an SOI layer 23 made of single-crystal silicon and having a thickness of 10 nm is formed on a silicon substrate 21 via an embedded oxide film 22 having a thickness of 80 nm.
Phosphorus is implanted into the I substrate at 120 keV at a dose of 1 × 10 13 cm −2 , and the silicon substrate 21 below the buried oxide film 22 is made n-type.

【0094】酸素雰囲気中で、SOI層23表面をラン
プにより数秒加熱し、SOI23の表面に厚さ1.5n
mのゲート酸化膜24を設ける。
In an oxygen atmosphere, the surface of the SOI layer 23 is heated by a lamp for a few seconds, and a thickness of 1.5 n
m gate oxide films 24 are provided.

【0095】フォトレジストによるパターニングとRI
Eまたはウェットエッチングにより、ゲート酸化膜に開
口部25を設ける。
Patterning with Photoresist and RI
An opening 25 is provided in the gate oxide film by E or wet etching.

【0096】次に図8に示すように、この開口部25に
露出したSOI層23を、シードとして、ジクロロシラ
ン等を用いた選択的エピタキシャル成長により、単結晶
シリコン26をゲート酸化膜上に成長させる。
Next, as shown in FIG. 8, single crystal silicon 26 is grown on the gate oxide film by selective epitaxial growth using dichlorosilane or the like as a seed for SOI layer 23 exposed in opening 25. .

【0097】図8までの工程の後、単結晶シリコン26
の上部に厚さ50nmのCVD酸化膜41をCVD法に
より堆積する。
After the steps up to FIG.
A 50-nm-thick CVD oxide film 41 is deposited on the upper surface by CVD.

【0098】シードの開口部から離れた位置において、
通常のリソグラフィとRIEによるエッチングにより、
単結晶シリコン26をゲート電極としてパターニングす
る。次に第二のCVD酸化膜27を堆積し、これをRI
Eによる異方的なエッチングによりエッチバックするこ
とにより、ゲート電極の側面に第二のCVD酸化膜27
よりなる側壁を形成する。
At a position distant from the seed opening,
By usual lithography and etching by RIE,
The single crystal silicon 26 is patterned as a gate electrode. Next, a second CVD oxide film 27 is deposited, and
The second CVD oxide film 27 is etched on the side surface of the gate electrode by etching back by anisotropic etching by E.
Forming sidewalls.

【0099】この時、エッチバックにより、ゲート電極
及びその側壁より外側に位置するゲート酸化膜は除去さ
れ、図9までの工程が終了する。
At this time, the gate electrode and the gate oxide film located outside the side wall thereof are removed by the etch back, and the steps up to FIG. 9 are completed.

【0100】次に図10に示すように、PSG(リンガ
ラス)30を、CVD法により100nm堆積し、85
0度10秒の熱処理により、PSGからゲート側壁の外
側に位置するシリコン層にリンを拡散し、リンが高濃度
に拡散されたソース/ドレイン領域を設けることによ
り、本発明のFETを完成する。
Next, as shown in FIG. 10, a PSG (phosphorus glass) 30 is deposited to a thickness of 100 nm by CVD, and
Phosphorus is diffused from the PSG to the silicon layer located outside the gate side wall by a heat treatment at 0 ° C. for 10 seconds to provide source / drain regions in which phosphorus is diffused at a high concentration, thereby completing the FET of the present invention.

【0101】尚、ゲートへのドーピングは単結晶シリコ
ンの成長時、あるいは成長後に行う。
The doping of the gate is performed during or after the growth of single crystal silicon.

【0102】上記の実施例1の説明において、ソース・
ドレインの形成は、図11のように、n+型シリコン2
8を選択成長させることにより形成しても良い。
In the description of the first embodiment, the source
Formation of the drain, as in FIG. 11, n + -type silicon 2
8 may be formed by selective growth.

【0103】また、ソース/ドレイン領域は不純物の気
相からの拡散、イオン注入、n+ポリシリコンの堆積ま
たはそれからの拡散等、他の方法によっても良い。ま
た、pチャネルトランジスタにおいては、PSGに代え
BSG(ボロンガラス)等を用いる。
The source / drain regions may be formed by other methods such as diffusion of impurities from a gas phase, ion implantation, deposition of n + polysilicon or diffusion from the same. In a p-channel transistor, BSG (boron glass) or the like is used instead of PSG.

【0104】また、上部ゲート電極として単結晶シリコ
ンを形成する方法は、上記の説明に限られるものではな
く、次のような(イ)〜(ロ)に示した各方法で行うこ
とができる。
The method of forming single-crystal silicon as the upper gate electrode is not limited to the above description, but can be performed by the following methods (a) to (b).

【0105】(イ)図12に示すように、シードの開口
部を設けた後、全体にCVD法によりアモルファスシリ
コン31を堆積し、CVD酸化膜42で覆い、CVD酸
化膜42に第二の開口部32を設け、第二の開口部32
から、HClまたはCl2等のガスを導入することによ
り、アモルファスシリコン31を除去し、得られた空間
に単結晶シリコンを選択成長させても良い。この方法に
よれば、単結晶シリコンの厚さを一定にして、単結晶シ
リコンを横方向に延ばすことができる。
(A) As shown in FIG. 12, after the seed opening is provided, amorphous silicon 31 is deposited on the entire surface by the CVD method, covered with the CVD oxide film 42, and the second opening is formed in the CVD oxide film 42. The second opening 32 is provided.
Then, by introducing a gas such as HCl or Cl 2 , the amorphous silicon 31 may be removed, and single crystal silicon may be selectively grown in the obtained space. According to this method, the thickness of the single crystal silicon can be kept constant, and the single crystal silicon can be extended in the lateral direction.

【0106】(ロ)実施例1と同様にして、図7のよう
な開口をゲート酸化膜に設けた後、アモルファスシリコ
ンを形成した後、600度程度の熱処理を行い、アモル
ファスシリコンを開口部から横方向に固相成長させて単
結晶化しても良い。この場合、アモルファスシリコンに
あらかじめゲート電極に必要なリンなどの不純物を導入
しておいても良い。
(B) As in the first embodiment, after an opening as shown in FIG. 7 is provided in the gate oxide film, amorphous silicon is formed, and a heat treatment is performed at about 600 ° C. to remove the amorphous silicon from the opening. Single crystal may be formed by solid phase growth in the lateral direction. In this case, impurities such as phosphorus necessary for the gate electrode may be introduced in advance into the amorphous silicon.

【0107】(ハ)図13に示すように、ゲート絶縁膜
上にアモルファスシリコン31を堆積したのち、図14
に示すように絶縁膜24及びアモルファスシリコン31
に開口部25を設け、第二のアモルファスシリコン32
を堆積することにより、開口部を埋め、図15に示すよ
うに開口部から固相エピタキシャル成長により単結晶半
導体26を横方向に成長させても良い。この場合、開口
部の形成時にゲート絶縁膜が露出することを防ぐことが
できる。
(C) As shown in FIG. 13, after depositing amorphous silicon 31 on the gate insulating film, FIG.
As shown in FIG.
An opening 25 is provided in the second amorphous silicon 32.
, The opening may be filled, and the single crystal semiconductor 26 may be laterally grown from the opening by solid phase epitaxial growth as shown in FIG. In this case, it is possible to prevent the gate insulating film from being exposed when the opening is formed.

【0108】(ニ)また、アモルファスシリコンにかえ
て、アモルファスのゲルマニウムや、アモルファスのシ
リコン−ゲルマニウム混晶を用いる。これらの材料はシ
リコンよりも融点が低いので、低い温度で固相成長させ
られる。
(D) Amorphous germanium or an amorphous silicon-germanium mixed crystal is used instead of amorphous silicon. Since these materials have a lower melting point than silicon, they can be solid-phase grown at low temperatures.

【0109】(ホ)SOI層上でなく、バルク基板上
に、上記各方法と同様にして、単結晶ゲート電極を形成
できる。通常のバルク基板上のFETでは、前記、第
一、第二、第三の課題は残るが、ゲート電極を単結晶に
することにより、ゲート電極の寄生抵抗を減らしたり、
界面準位を減らしたりすることができる。また、バルク
基板上のFET等において、ソース/ドレイン領域端を
ゲート電極端からオフセットさせず、ソース/ドレイン
領域の形成もイオン注入で行う場合等は、ゲート電極に
側壁を設ける工程を省略できる。
(E) A single-crystal gate electrode can be formed not on the SOI layer but on the bulk substrate in the same manner as in each of the above methods. In an FET on a normal bulk substrate, the first, second, and third problems remain, but by making the gate electrode a single crystal, the parasitic resistance of the gate electrode can be reduced,
Interface levels can be reduced. In a FET or the like on a bulk substrate, when the source / drain region ends are not offset from the gate electrode ends and the source / drain regions are formed by ion implantation, the step of providing a sidewall on the gate electrode can be omitted.

【0110】[0110]

【発明の効果】本発明によれば、短チャネル効果による
特性劣化を防ぎながら、余剰のキャリアの蓄積を防ぐと
共に、リーク電流の少ない電界効果型トランジスタを提
供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a field effect transistor which prevents the accumulation of excess carriers while preventing the characteristic deterioration due to the short channel effect, and has a small leak current.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing one example of a field-effect transistor of the present invention.

【図2】本発明の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing one example of a field-effect transistor of the present invention.

【図3】本発明の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing one example of a field-effect transistor of the present invention.

【図4】本発明の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing one example of a field-effect transistor of the present invention.

【図5】本発明の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing one example of a field-effect transistor of the present invention.

【図6】本発明の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing one example of a field-effect transistor of the present invention.

【図7】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程の
1例を示す断面工程図である。
FIG. 7 is a sectional process view showing one example of a manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図8】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程の
1例を示す断面工程図である。
FIG. 8 is a sectional process view showing one example of a manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図9】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程の
1例を示す断面工程図である。
FIG. 9 is a sectional process view showing an example of the manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図10】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程
の1例を示す断面工程図である。
FIG. 10 is a sectional process view showing an example of the manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図11】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程
の1例を示す断面工程図である。
FIG. 11 is a sectional process view showing an example of the manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図12】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程
の1例を示す断面工程図である。
FIG. 12 is a sectional process view showing an example of the manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図13】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程
の1例を示す断面工程図である。
FIG. 13 is a sectional process view showing an example of the manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図14】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程
の1例を示す断面工程図である。
FIG. 14 is a sectional process view showing an example of the manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図15】本発明の電界効果型トランジスタの製造工程
の1例を示す断面工程図である。
FIG. 15 is a sectional process view showing an example of the manufacturing process of the field-effect transistor of the present invention.

【図16】従来の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a conventional field-effect transistor.

【図17】従来の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a conventional field-effect transistor.

【図18】従来の電界効果型トランジスタの1例を示す
図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a conventional field-effect transistor.

【図19】従来の電界効果型トランジスタにおけるリー
ク電流を説明する図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a leak current in a conventional field-effect transistor.

【図20】従来の電界効果型トランジスタにおけるリー
ク電流を説明する図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a leakage current in a conventional field-effect transistor.

【図21】従来の電界効果型トランジスタにおける寄生
抵抗を説明する図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating parasitic resistance in a conventional field-effect transistor.

【図22】本発明の電界効果型トランジスタの動作原理
を説明するためのバンド構造図である。
FIG. 22 is a band structure diagram for explaining the operation principle of the field-effect transistor of the present invention.

【図23】本発明の電界効果型トランジスタの動作原理
を説明するためのバンド構造図である。
FIG. 23 is a band structure diagram for explaining the operation principle of the field-effect transistor of the present invention.

【図24】従来の電界効果型トランジスタのバンド構造
図である。
FIG. 24 is a band structure diagram of a conventional field-effect transistor.

【図25】従来の電界効果型トランジスタの動作を説明
するバンド構造図である。
FIG. 25 is a band structure diagram illustrating an operation of a conventional field-effect transistor.

【図26】従来の電界効果型トランジスタの動作を説明
するバンド構造図である。
FIG. 26 is a band structure diagram illustrating an operation of a conventional field-effect transistor.

【図27】本発明の電界効果型トランジスタの1例を示
す図である。
FIG. 27 is a diagram showing one example of a field-effect transistor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下部ゲート電極 2 下部絶縁層 3 SOI層 4 チャネル形成領域 5 ソース/ドレイン領域 6 上部絶縁層 7 上部ゲート電極 21 シリコン基板 22 埋め込み酸化膜 23 SOI層 24 ゲート酸化膜 25 開口部 26 単結晶シリコン 27 第二のCVD酸化膜 28 n+型シリコン 30 PSG(リンガラス) 31 アモルファスシリコン 32 第二の開口部 40 ポリシリコン層 41 CVD酸化膜 42 CVD酸化膜 101 p-型基板 102 ゲート酸化膜 103 n+型ゲート電極 104 チャネル形成領域 105 ソース/ドレイン領域 106 酸化膜 107 オフセット領域 111 SOI層 112 下部ゲート酸化膜 113 上部ゲート電極 116 埋め込み酸化膜 117 下部ゲート電極 118 n+型のゲート電極 119 p+型のゲート電極Reference Signs List 1 lower gate electrode 2 lower insulating layer 3 SOI layer 4 channel formation region 5 source / drain region 6 upper insulating layer 7 upper gate electrode 21 silicon substrate 22 buried oxide film 23 SOI layer 24 gate oxide film 25 opening 26 single crystal silicon 27 Second CVD oxide film 28 n + type silicon 30 PSG (phosphorus glass) 31 amorphous silicon 32 second opening 40 polysilicon layer 41 CVD oxide film 42 CVD oxide film 101 p type substrate 102 gate oxide film 103 n + Type gate electrode 104 channel formation region 105 source / drain region 106 oxide film 107 offset region 111 SOI layer 112 lower gate oxide film 113 upper gate electrode 116 buried oxide film 117 lower gate electrode 118 n + type gate electrode 119 p + type Game G electrode

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下部絶縁層と、 この絶縁層上に設けられた半導体層と、 この半導体層内に設けられた不純物濃度の低い第一導電
型のチャネル形成領域およびチャネル形成領域を挟んで
両側に設けられた不純物濃度の高い第一導電型のソース
/ドレイン領域と、 前記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層のうち前
記チャネル形成領域の下部に位置する部分より膜厚の薄
い上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネル形成領
域の端よりも内側に入る形状の上部ゲート電極と、 前記下部絶縁層を介して前記チャネル形成領域の下に、
両端がチャネル形成領域の端の位置と同じかまたは外側
になる形状の下部ゲート電極とを基板上に有する電界効
果型トランジスタ。
1. A lower insulating layer; a semiconductor layer provided on the insulating layer; and a first conductive type channel forming region provided in the semiconductor layer and having a low impurity concentration. A source / drain region of the first conductivity type having a high impurity concentration provided on the channel forming region; and an upper insulating film having a lower film thickness on the channel forming region than a portion of the lower insulating layer located below the channel forming region. An upper gate electrode provided with a layer, both ends of which are inside the end of the channel formation region; and
A field-effect transistor having, on a substrate, a lower gate electrode whose both ends are the same as or outside the position of the end of the channel formation region.
【請求項2】 前記チャネル形成領域は不純物濃度の低
いn型半導体または真性半導体からなり、 前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いn型半導
体からなり、 前記上部ゲート電極は前記ソース/ドレイン領域と前記
下部ゲートのいずれよりも仕事関数の大きい材料からな
る請求項1記載の電界効果型トランジスタ。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the channel forming region is made of an n-type semiconductor or an intrinsic semiconductor having a low impurity concentration, the source / drain region is made of an n-type semiconductor having a high impurity concentration, 2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the field effect transistor is made of a material having a higher work function than any of the lower gates.
【請求項3】 前記チャネル形成領域は不純物濃度の低
いp型半導体または真性半導体からなり、 前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いp型半導
体からなり、 前記上部ゲート電極は前記ソース/ドレイン領域と前記
下部ゲートのいずれよりも仕事関数の小さい材料からな
る請求項1記載の電界効果型トランジスタ。
3. The channel formation region is made of a p-type semiconductor or an intrinsic semiconductor having a low impurity concentration, the source / drain region is made of a p-type semiconductor having a high impurity concentration, and the upper gate electrode is connected to the source / drain region. 2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the field effect transistor is made of a material having a lower work function than any of the lower gates.
【請求項4】 前記下部ゲートがn型半導体からなり、 前記チャネル形成領域は不純物濃度の低いn型半導体ま
たは真性半導体からなり、 前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いn型半導
体からなり、 前記上部ゲート電極はp型半導体からなる請求項2記載
の電界効果型トランジスタ。
4. The method according to claim 1, wherein the lower gate is made of an n-type semiconductor, the channel forming region is made of an n-type semiconductor having a low impurity concentration or an intrinsic semiconductor, the source / drain region is made of an n-type semiconductor having a high impurity concentration, 3. The field effect transistor according to claim 2, wherein the upper gate electrode is made of a p-type semiconductor.
【請求項5】 前記下部ゲートがp型半導体からなり、 前記チャネル形成領域は不純物濃度の低いp型半導体ま
たは真性半導体からなり、 前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いp型半導
体からなり、 前記上部ゲート電極はn型半導体からなる請求項3記載
の電界効果型トランジスタ。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the lower gate is made of a p-type semiconductor, the channel formation region is made of a p-type semiconductor having a low impurity concentration or an intrinsic semiconductor, and the source / drain region is made of a p-type semiconductor having a high impurity concentration. 4. The field effect transistor according to claim 3, wherein the upper gate electrode is made of an n-type semiconductor.
【請求項6】 前記上部ゲート電極が単結晶半導体から
なる請求項1〜5のいずれかに記載の電界効果型トラン
ジスタ。
6. The field effect transistor according to claim 1, wherein said upper gate electrode is made of a single crystal semiconductor.
【請求項7】 前記半導体層が単結晶半導体からなる請
求項1〜6のいずれかに記載の電界効果型トランジス
タ。
7. The field effect transistor according to claim 1, wherein said semiconductor layer is made of a single crystal semiconductor.
【請求項8】 前記上部ゲート電極に入力信号を入力す
る手段と、 前記下部ゲート電極に固定電圧または前記入力信号より
も長い周期で変化する電圧を印加する手段とを、 さらに有する請求項1記載の電界効果型トランジスタ。
8. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for inputting an input signal to said upper gate electrode; and means for applying a fixed voltage or a voltage that changes at a longer cycle than said input signal to said lower gate electrode. Field effect transistor.
【請求項9】 前記チャネル形成領域は不純物濃度の低
いn型半導体または真性半導体からなり、 前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いn型半導
体からなり、 前記上部ゲート電極は前記ソース/ドレイン領域と前記
下部ゲートのいずれよりも仕事関数の大きい材料からな
り、 前記下部ゲート電極の電位が、入力信号によって上部ゲ
ート電極にもたらされる最大の電位より高くなるような
電圧印加手段を有する請求項8記載の電界効果型トラン
ジスタ。
9. The channel forming region is made of an n-type semiconductor or an intrinsic semiconductor having a low impurity concentration, the source / drain region is made of an n-type semiconductor having a high impurity concentration, and the upper gate electrode is connected to the source / drain region. 9. A voltage applying means comprising a material having a higher work function than any of the lower gates, wherein voltage applying means is provided so that the potential of the lower gate electrode is higher than the maximum potential provided to the upper gate electrode by an input signal. Field-effect transistor.
【請求項10】 前記チャネル形成領域は不純物濃度の
低いp型半導体または真性半導体からなり、 前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いp型半導
体からなり、 前記上部ゲート電極は前記ソース/ドレイン領域と前記
下部ゲートのいずれよりも仕事関数の小さい材料からな
り、 前記下部ゲート電極の電位が、入力信号によって上部ゲ
ート電極にもたらされる最低の電位より低くなるような
電圧印加手段を有する請求項8記載の電界効果型トラン
ジスタ。
10. The channel formation region is made of a p-type semiconductor or an intrinsic semiconductor with a low impurity concentration, the source / drain region is made of a p-type semiconductor with a high impurity concentration, and the upper gate electrode is connected to the source / drain region. 9. A voltage applying means comprising a material having a lower work function than any of the lower gates, wherein the voltage applying means has a potential of the lower gate electrode lower than a lowest potential provided to the upper gate electrode by an input signal. Field-effect transistor.
【請求項11】 前記下部ゲートがn型半導体からな
り、 前記チャネル形成領域は不純物濃度の低いn型半導体ま
たは真性半導体からなり、 前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いn型半導
体からなり、 前記上部ゲート電極はp型半導体からなり、 前記下部ゲート電極の電位が、入力信号によって上部ゲ
ート電極にもたらされる最大の電位より高くなるような
電圧印加手段を有する請求項8記載の電界効果型トラン
ジスタ。
11. The lower gate comprises an n-type semiconductor; the channel forming region comprises an n-type semiconductor having a low impurity concentration or an intrinsic semiconductor; the source / drain region comprises an n-type semiconductor having a high impurity concentration; 9. The field effect transistor according to claim 8, wherein the upper gate electrode is made of a p-type semiconductor, and further comprising voltage applying means for making the potential of the lower gate electrode higher than a maximum potential applied to the upper gate electrode by an input signal.
【請求項12】 前記下部ゲートがp型半導体からな
り、 前記チャネル形成領域は不純物濃度の低いp型半導体ま
たは真性半導体からなり、 前記ソース/ドレイン領域は不純物濃度の高いp型半導
体からなり、 前記上部ゲート電極はn型半導体からなり、 前記下部ゲート電極の電位が、入力信号によって上部ゲ
ート電極にもたらされる最低の電位より低くなるような
電圧印加手段を有する請求項8記載の電界効果型トラン
ジスタ。
12. The lower gate is made of a p-type semiconductor, the channel formation region is made of a p-type semiconductor or an intrinsic semiconductor with a low impurity concentration, the source / drain region is made of a p-type semiconductor with a high impurity concentration, 9. The field effect transistor according to claim 8, wherein the upper gate electrode is made of an n-type semiconductor, and further comprising voltage applying means for setting a potential of the lower gate electrode lower than a lowest potential applied to the upper gate electrode by an input signal.
【請求項13】 下部絶縁層と、 この絶縁層上に設けられた半導体層と、 この半導体層内に設けられたn型の不純物が導入された
チャネル形成領域およびチャネル形成領域を挟んで両側
に設けられた不純物濃度の高いn型のソース/ドレイン
領域と、 前記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層のうち前
記チャネル形成領域の下部に位置する部分より膜厚の薄
い上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネル形成領
域の端よりも内側に入る形状の上部ゲート電極とを有
し、 該上部ゲート電極が前記ソース/ドレイン領域よりも仕
事関数の大きい材料からなる構造を、基板上に有する電
界効果型トランジスタ。
13. A lower insulating layer; a semiconductor layer provided on the insulating layer; a channel forming region provided in the semiconductor layer into which an n-type impurity is introduced; An n-type source / drain region having a high impurity concentration provided, and an upper insulating layer having a smaller thickness than a portion of the lower insulating layer located below the channel forming region over the channel forming region. And an upper gate electrode having both ends inside the end of the channel forming region, wherein the upper gate electrode is made of a material having a larger work function than the source / drain regions. Field effect transistor included in the semiconductor device.
【請求項14】 下部絶縁層と、 この絶縁層上に設けられた半導体層と、 この半導体層内に設けられたp型の不純物が導入された
チャネル形成領域およびチャネル形成領域を挟んで両側
に設けられた不純物濃度の高いp型のソース/ドレイン
領域と、 前記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層のうち前
記チャネル形成領域の下部に位置する部分より膜厚の薄
い上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネル形成領
域の端よりも内側に入る形状の上部ゲート電極とを有
し、 該上部ゲート電極が前記ソース/ドレイン領域よりも仕
事関数の小さい材料からなる構造を、基板上に有する電
界効果型トランジスタ。
14. A lower insulating layer, a semiconductor layer provided on the insulating layer, a channel forming region provided in the semiconductor layer into which a p-type impurity has been introduced, and both sides of the channel forming region. A p-type source / drain region having a high impurity concentration provided, and an upper insulating layer having a smaller thickness than a portion of the lower insulating layer located below the channel forming region over the channel forming region. And an upper gate electrode having both ends inside the end of the channel forming region, wherein the upper gate electrode is formed of a material having a smaller work function than the source / drain region. Field effect transistor included in the semiconductor device.
【請求項15】 下部絶縁層と、 この絶縁層上に設けられた半導体層と、 この半導体層内に設けられた二つの不純物濃度の高いソ
ース/ドレイン領域と、 前記ソース/ドレイン領域にはさまれ、前記ソース/ド
レイン領域よりバンドギャップの狭い材料からなるチャ
ネル形成領域と、 前記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層のうち前
記チャネル形成領域の下部に位置する部分より膜厚の薄
い上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネル形成領
域の端よりも内側に入る形状の上部ゲート電極とを基板
上に有する電界効果型トランジスタ。
15. A lower insulating layer, a semiconductor layer provided on the insulating layer, two source / drain regions having a high impurity concentration provided in the semiconductor layer, and a source / drain region. A channel forming region made of a material having a band gap smaller than that of the source / drain region; and an upper portion having a lower film thickness than a portion of the lower insulating layer located below the channel forming region on the channel forming region. A field-effect transistor having an upper gate electrode provided on a substrate, the upper gate electrode being provided with an insulating layer therebetween and having both ends inside the end of a channel formation region.
【請求項16】 半導体層と、 この半導体層の下側にあって、半導体層との界面付近に
埋め込まれた電荷を有する下部絶縁層と、 この半導体層内に設けられた不純物濃度の低いチャネル
形成領域または真性半導体よりなるチャネル形成領域
と、 チャネル形成領域を挟んで両側に設けられた不純物濃度
の高い第一導電型のソース/ドレイン領域と、 前記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層のうち前
記チャネル形成領域の下部に位置する部分より膜厚の薄
い上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネル形成領
域よりも内側に入る形状の上部ゲート電極とを基板上に
有する電界効果型トランジスタ。
16. A semiconductor layer, a lower insulating layer below the semiconductor layer and having charges embedded near an interface with the semiconductor layer, and a channel with a low impurity concentration provided in the semiconductor layer. A formation region or a channel formation region made of an intrinsic semiconductor; a first conductivity type source / drain region having a high impurity concentration provided on both sides of the channel formation region; and a lower insulating layer on the channel formation region A field effect type having, on a substrate, an upper gate electrode provided with an upper insulating layer thinner than a portion located below the channel formation region and having both ends inside the channel formation region. Transistor.
【請求項17】 半導体層と、 この半導体層の下側にあって少なくともその一部が強誘
電体よりなる下部絶縁層と、 下部絶縁層の下に設けられた下部電極と、 この半導体層内に設けられた不純物濃度の低いチャネル
形成領域または真性半導体よりなるチャネル形成領域
と、 チャネル形成領域を挟んで両側に設けられた不純物濃度
の高い第一導電型のソース/ドレイン領域と、 前記チャネル形成領域の上に、前記下部絶縁層のうち前
記チャネル形成領域の下部に位置する部分より膜厚の薄
い上部絶縁層を介して設けられ、両端がチャネル形成領
域よりも内側に入る形状の上部ゲート電極とを基板上に
有する電界効果型トランジスタ。
17. A semiconductor layer, a lower insulating layer below and at least part of which is made of a ferroelectric material, a lower electrode provided below the lower insulating layer, A channel formation region having a low impurity concentration or a channel formation region made of an intrinsic semiconductor, a first conductivity type source / drain region having a high impurity concentration provided on both sides of the channel formation region; An upper gate electrode provided on the region via an upper insulating layer having a smaller thickness than a portion of the lower insulating layer located below the channel forming region, and having both ends inside the channel forming region; A field-effect transistor having a substrate and a substrate.
【請求項18】 単結晶半導体上にゲート絶縁層を形成
する工程と、 このゲート絶縁層に開口部を設け、開口部から選択的エ
ピタキシャル成長させて単結晶半導体をゲート絶縁層上
の横方向に成長させる工程と、 成長した単結晶半導体をパターニングして、前記開口部
から離れた位置に単結晶半導体からなるゲート電極を形
成する工程と、 得られたゲート電極をマスクとして用いて、ソース・ド
レイン電極形成位置に不純物をイオン注入または拡散す
ることによりソース・ドレイン領域を形成する工程とを
有する電界効果型トランジスタの製造方法。
18. A step of forming a gate insulating layer on a single crystal semiconductor, forming an opening in the gate insulating layer, and growing the single crystal semiconductor in a lateral direction on the gate insulating layer by selective epitaxial growth from the opening. Patterning the grown single-crystal semiconductor to form a gate electrode made of the single-crystal semiconductor at a position away from the opening; using the obtained gate electrode as a mask, a source / drain electrode Forming a source / drain region by ion-implanting or diffusing an impurity at a formation position.
【請求項19】 単結晶半導体上にゲート絶縁層を形成
する工程と、 このゲート絶縁層に開口部を設け、開口部から選択的エ
ピタキシャル成長させて単結晶半導体をゲート絶縁層上
の横方向に成長させる工程と、 成長した単結晶半導体をパターニングして、前記開口部
から離れた位置に単結晶半導体からなるゲート電極を形
成する工程と、 全体に絶縁膜を堆積してこれをエッチバックすることに
より、ゲート電極側面に絶縁膜よりなる側壁を設ける工
程と、 得られたゲート電極と側壁とをマスクとして用いて、不
純物をイオン注入、拡散させるか、または不純物を含む
半導体層をエピタキシャル成長させるか、または堆積さ
せることによりソース・ドレイン領域を形成する工程と
を有する電界効果型トランジスタの製造方法。
19. A step of forming a gate insulating layer on a single crystal semiconductor, providing an opening in the gate insulating layer, and growing the single crystal semiconductor in a lateral direction on the gate insulating layer by selective epitaxial growth from the opening. A step of patterning the grown single-crystal semiconductor to form a gate electrode made of the single-crystal semiconductor at a position distant from the opening; and depositing an insulating film over the whole and etching back the same. Providing a side wall made of an insulating film on the side surface of the gate electrode, using the obtained gate electrode and side wall as a mask, ion-implanting or diffusing impurities, or epitaxially growing a semiconductor layer containing the impurity, or Forming a source / drain region by depositing the same.
【請求項20】 単結晶半導体上にゲート絶縁層を形成
する工程と、 このゲート絶縁層に開口部を設ける工程と、 このゲート絶縁層上にアモルファス半導体を堆積し、開
口部から固相エピタキシャル成長により単結晶半導体を
横方向に成長させ、 成長した単結晶半導体をパターニングして、前記開口部
から離れた位置に単結晶半導体からなるゲート電極を形
成する工程と、 不純物をイオン注入、拡散させるか、または不純物を含
む半導体層をエピタキシャル成長させるか、または堆積
させることによりソース・ドレイン領域を形成する工程
とを有する電界効果型トランジスタの製造方法。
20. A step of forming a gate insulating layer on a single crystal semiconductor, a step of providing an opening in the gate insulating layer, depositing an amorphous semiconductor on the gate insulating layer, and performing solid phase epitaxial growth from the opening. Growing a single crystal semiconductor in a lateral direction, patterning the grown single crystal semiconductor, and forming a gate electrode made of the single crystal semiconductor at a position away from the opening; Or forming a source / drain region by epitaxially growing or depositing a semiconductor layer containing impurities.
【請求項21】 単結晶半導体上にゲート絶縁層を形成
する工程と、 ゲート絶縁膜上にアモルファス半導体を堆積する工程
し、 このゲート絶縁膜およびアモルファス半導体に開口部を
設ける工程と、 この開口部を、第二のアモルファス半導体を堆積するこ
とにより埋める工程と、 この開口部から固相エピタキシャル成長により単結晶半
導体を横方向に成長させる工程と、 成長した単結晶シリコンをパターニングして、前記開口
部から離れた位置に単結晶半導体からなるゲート電極を
形成する工程と、 不純物をイオン注入、拡散させるか、または不純物を含
む半導体層をエピタキシャル成長させるか、または堆積
させることによりソース・ドレイン領域を形成する工程
とを有する電界効果型トランジスタの製造方法。
21. A step of forming a gate insulating layer on a single crystal semiconductor; a step of depositing an amorphous semiconductor on the gate insulating film; and a step of providing an opening in the gate insulating film and the amorphous semiconductor. A step of filling a second amorphous semiconductor by depositing the same, a step of laterally growing a single crystal semiconductor by solid phase epitaxial growth from the opening, and a step of patterning the grown single crystal silicon, and A step of forming a gate electrode made of a single crystal semiconductor at a remote position; and a step of forming source / drain regions by ion-implanting and diffusing impurities or by epitaxially growing or depositing a semiconductor layer containing impurities. A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising:
【請求項22】 半導体基板または半導体基板上に形成
された所定の形状の下部ゲート電極、この下部ゲート電
極の上に形成された絶縁膜からなる下部絶縁層、および
この下部絶縁層上に形成された単結晶半導体からなるS
OI層上に上部ゲート絶縁層を形成する工程と、 この上部ゲート絶縁層に開口部を設け、開口部から選択
的エピタキシャル成長させて単結晶半導体を上部ゲート
絶縁層上の横方向に成長させる工程と、 成長した単結晶半導体をパターニングして、前記開口部
から離れた位置に単結晶半導体からなる上部ゲート電極
を形成する工程と、 得られた上部ゲート電極をマスクとして用いて、ソース
・ドレイン電極形成位置に不純物をイオン注入または拡
散することによりソース・ドレイン領域を形成する工程
とを有する電界効果型トランジスタの製造方法。
22. A semiconductor substrate or a lower gate electrode of a predetermined shape formed on the semiconductor substrate, a lower insulating layer made of an insulating film formed on the lower gate electrode, and formed on the lower insulating layer. S consisting of a single crystal semiconductor
Forming an upper gate insulating layer on the OI layer; providing an opening in the upper gate insulating layer; and selectively growing epitaxially from the opening to grow a single crystal semiconductor in a lateral direction on the upper gate insulating layer. Patterning the grown single crystal semiconductor to form an upper gate electrode made of the single crystal semiconductor at a position away from the opening; forming source / drain electrodes using the obtained upper gate electrode as a mask Forming a source / drain region by ion-implanting or diffusing an impurity into a position.
【請求項23】 半導体基板または半導体基板上に形成
された所定の形状の下部ゲート電極、この下部ゲート電
極の上に形成された絶縁膜からなる下部絶縁層、および
この下部絶縁層上に形成された単結晶半導体からなるS
OI層上に上部ゲート絶縁層を形成する工程と、 この上部ゲート絶縁層に開口部を設け、開口部から選択
的エピタキシャル成長させて単結晶半導体を上部ゲート
絶縁層上の横方向に成長させる工程と、 成長した単結晶半導体をパターニングして、前記開口部
から離れた位置に単結晶半導体からなる上部ゲート電極
を形成する工程と、 全体に絶縁膜を堆積してこれをエッチバックすることに
より、上部ゲート電極側面に絶縁膜よりなる側壁を設け
る工程と、 得られた上部ゲート電極と側壁をマスクに、または得ら
れた上部ゲート電極をマスクに、不純物をイオン注入、
拡散させるか、または不純物を含む半導体層をエピタキ
シャル成長させるか、または堆積させることによりソー
ス・ドレイン領域を形成する工程とを有する電界効果型
トランジスタの製造方法。
23. A semiconductor substrate or a lower gate electrode of a predetermined shape formed on the semiconductor substrate, a lower insulating layer made of an insulating film formed on the lower gate electrode, and formed on the lower insulating layer. S consisting of a single crystal semiconductor
Forming an upper gate insulating layer on the OI layer; providing an opening in the upper gate insulating layer; and selectively growing epitaxially from the opening to grow a single crystal semiconductor in a lateral direction on the upper gate insulating layer. Patterning the grown single-crystal semiconductor to form an upper gate electrode made of the single-crystal semiconductor at a position away from the opening; depositing an insulating film over the entire surface and etching back the same to form an upper portion; Providing a side wall made of an insulating film on the side surface of the gate electrode, and ion-implanting impurities using the obtained upper gate electrode and side wall as a mask, or using the obtained upper gate electrode as a mask,
Forming source / drain regions by diffusing or epitaxially growing or depositing a semiconductor layer containing impurities.
【請求項24】 半導体基板または半導体基板上に形成
された所定の形状の下部ゲート電極、この下部ゲート電
極の上に形成された絶縁膜からなる下部絶縁層、および
この下部絶縁層上に形成された単結晶半導体からなるS
OI層上に上部ゲート絶縁層を形成する工程と、 この上部ゲート絶縁層に開口部を設ける工程と、 この上部ゲート絶縁層上にアモルファス半導体を堆積
し、開口部から固相エピタキシャル成長により単結晶半
導体を横方向に成長させ、 成長した単結晶半導体をパターニングして、前記開口部
から離れた位置に単結晶半導体からなる上部ゲート電極
を形成する工程と、 不純物をイオン注入、拡散させるか、または不純物を含
む半導体層をエピタキシャル成長させるか、または堆積
させることによりソース・ドレイン領域を形成する工程
とを有する電界効果型トランジスタの製造方法。
24. A semiconductor substrate or a lower gate electrode having a predetermined shape formed on the semiconductor substrate, a lower insulating layer formed of an insulating film formed on the lower gate electrode, and formed on the lower insulating layer. S consisting of a single crystal semiconductor
Forming an upper gate insulating layer on the OI layer; providing an opening in the upper gate insulating layer; depositing an amorphous semiconductor on the upper gate insulating layer; Laterally growing, patterning the grown single crystal semiconductor to form an upper gate electrode made of a single crystal semiconductor at a position away from the opening, and ion-implanting and diffusing impurities or Forming a source / drain region by epitaxially growing or depositing a semiconductor layer containing:
【請求項25】 半導体基板または半導体基板上に形成
された所定の形状の下部ゲート電極、この下部ゲート電
極の上に形成された絶縁膜からなる下部絶縁層、および
この下部絶縁層上に形成された単結晶半導体からなるS
OI層上に上部ゲート絶縁層を形成する工程と、 上部ゲート絶縁膜上にアモルファス半導体を堆積する工
程と、 この上部ゲート絶縁膜およびアモルファス半導体に開口
部を設ける工程と、 この開口部を、第二のアモルファス半導体を堆積するこ
とにより埋める工程と、 この開口部から固相エピタキシャル成長により単結晶半
導体を横方向に成長させる工程と、 成長した単結晶シリコンをパターニングして、前記開口
部から離れた位置に単結晶半導体からなる上部ゲート電
極を形成する工程と、 不純物をイオン注入、拡散させるか、または不純物を含
む半導体層をエピタキシャル成長させるか、または堆積
させることによりソース・ドレイン領域を形成する工程
とを有する電界効果型トランジスタの製造方法。
25. A semiconductor substrate or a lower gate electrode of a predetermined shape formed on the semiconductor substrate, a lower insulating layer made of an insulating film formed on the lower gate electrode, and formed on the lower insulating layer. S consisting of a single crystal semiconductor
Forming an upper gate insulating layer on the OI layer; depositing an amorphous semiconductor on the upper gate insulating film; providing an opening in the upper gate insulating film and the amorphous semiconductor; A step of filling the second amorphous semiconductor by depositing it, a step of growing a single crystal semiconductor in a lateral direction from the opening by solid phase epitaxial growth, and a step of patterning the grown single crystal silicon to a position away from the opening. Forming an upper gate electrode made of a single crystal semiconductor, and implanting and diffusing impurities, or epitaxially growing or depositing a semiconductor layer containing impurities to form source / drain regions. Method for manufacturing a field-effect transistor having the same.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6713804B2 (en) 2001-08-28 2004-03-30 Renesas Technology Corp. TFT with a negative substrate bias that decreases in time
JP2006148141A (en) * 2004-11-24 2006-06-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd Self-aligned double-gate device and method of forming the same
JP2011181896A (en) * 2010-03-03 2011-09-15 Soitec Silicon On Insulator Technologies DATA PATH CELL ON SeOI SUBSTRATE WITH BURIED BACK CONTROL GATE BENEATH INSULATING LAYER

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JP2006148141A (en) * 2004-11-24 2006-06-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd Self-aligned double-gate device and method of forming the same
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